Приоритетная обработка кадров

Приоритетная обработка кадров основана на свойстве коммутаторов буферизовать кадры перед их отправкой на выходной порт. При этом для каждого выходного порта может создаваться несколько очередей с разными приоритетами. Коммутатор конфигурируется так, что на каждый низкоприоритетный кадр обрабатывать несколько высокоприоритетных. Приоритезация трафика используется для обеспечения передачи данных с требуемым качеством. Так как не все протоколы канального уровня поддерживают поле приоритета (например у кадров Ethernet его нет), то основным способом использования приоритетной обработки является назначение приоритетов портам коммутатора.

3.3.6Примеры моделей коммутаторов Cisco

Общие характеристики коммутаторов семействаCisco Catalyst

Семейство коммутаторов Cisco Catalyst включает в себя широкий спектр коммутаторов, существенно различающихся по своим характеристикам, функциям и возможностям. Изучение коммутаторов Cisco Catalyst необходимо для правильного выбора конкретных моделей коммутаторов при построении локальных сетей с целью оптимального использования бюджета и получения адекватных характеристик проектируемой сети.

Все коммутаторы Cisco Catalyst можно разделить на два вида:

1) коммутаторы с фиксированной конфигурацией (Fixed-configuration)

2) модульные коммутаторы (Chassis-based)

Коммутаторы с фиксированной конфигурацией имеют ограниченное число портов, размещенных в корпусе определенного размера, и имеют встроенный коммутирующий блок. Некоторые модели имеют слоты для установки дополнительных модулей, обычно имеющих небольшое (1-4) количество портов. Преимуществом коммутаторов с фиксированной конфигурацией является невысокая стоимость и простота установки. Недостатками таких коммутаторов является ограниченные возможности масштабирования, необходимость отдельного администрирования каждого коммутатора в сети, возможное образование «узких мест» пропускной способности (bottleneck) между отдельными коммутаторами. Некоторые коммутаторы с фиксированной конфигурацией могут объединяться в стек и администрируются как одно устройство, однако производительность связи межу коммутаторами в стеке и возможности их совместного администрирования ограничены. Только наиболее современные коммутаторы с фиксированной конфигурацией серии Catalyst 3750 используют для соединения в стек высокоскоростную магистраль производительностью 32 Гбит/с и имеют полные возможности администрирования стека как единого устройства.

Модульные коммутаторы представляют собой общий корпус с блоком питания, имеющий слоты для установки коммутирующих модулей различного типа. Достоинствами модульных коммутаторов являются высокая производительность, гибкость, централизованное администрирование всех модулей и более длительный жизненный цикл. Модульные коммутаторы, как правило, являются более дорогими устройствами по сравнению с коммутаторами с фиксированной конфигурацией.

Существующие серии коммутаторов семейства Cisco Catalyst и их основные характеристики приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Коммутаторы Cisco Catalyst

При выборе коммутатора следует учитывать размер сети, интенсивность сетевого трафика и необходимые дополнительные функции. Одним из способов классификации коммутаторов является классификация по роли, выполняемой коммутатором в иерархической структуре коммутационного оборудования локальной сети. В общем случае локальная сеть содержит следующие слои коммутационного оборудования (рис. 3.3.8):

§ уровень доступа (access layer) – обеспечивает подключение к сети конечных устройств (рабочих станций, серверов и принтеров);

§ уровень распределения (distribution layer) – является промежуточным и обеспечивает агрегацию трафика коммутаторов уровня доступа;

§ уровень ядра (core layer) – является центральным и концентрирует весь трафик сети, обычно включает высокоскоростные и отказоустойчивые устройства.

Рис. 3.3.8 Три слоя коммутационного оборудования

Во многих случаях коммутатор способен обеспечить выполнение функций двух или даже трех слоев коммутирующего оборудования. Это обусловлено тем, что главная функция – фильтрация и продвижение кадров Ethernet – реализована во всех коммутаторах вне зависимости от его конфигурации и характеристик. Разделение коммутаторов на роли является достаточно условным и основано на количественных характеристиках производительности, эксплуатационных характеристиках и дополнительных функциях. Только очень большие сети содержат все три ярко выраженных слоя коммутационного оборудования. Коммутаторы уровня доступа иногда также называют коммутаторами рабочих групп (workgroup switch).

КоммутаторыCisco Catalyst 2950

Коммутаторы серии Cisco Catalyst 2950 являются коммутаторами с фиксированной конфигурацией и представляют собой «младшую» линейку коммутаторов семейства Cisco Catalyst. Все коммутаторы Cisco Catalyst 2950 являются коммутаторами уровня доступа (access layer) и содержат 8 Мб флэш-памяти и 16 Мб ОЗУ. Максимальный размер адресной таблицы составляет 8000 адресов. Основные характеристики всех моделей серии Cisco Catalyst 2950 приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Коммутаторы Cisco Catalyst 2950

Использование порта 1000BASE-X как, например, в модели 2590G-48 (рис. 3.3.9) требует установки специального модуля Gigabit Interface Converter (GBIC) (рис. 3.3.10), имеющего порты для соответствующей технологии (GigaStack, 1000BASE-T, 1000BASE-SX, 1000BASE-LX/LH или 1000BASE-ZX).

Для соединения коммутаторов в стек (до 8 устройств) используется модуль Giga Stack GBIC WS-X3500-XL (рис. 3.3.11).

Стандартное программное обеспечение (Standard Image) обеспечивает выполнение коммутатором стандартных функций фильтрации/продвижения кадров канального уровня (layer 2) на основе информации, содержащейся в заголовках Ethernet. Расширенное программное обеспечение позволяет коммутатору функционировать, осуществляя операции фильтрации и продвижения пакетов на основе информации, содержащейся в заголовках сетевого (layer 3) и транспортного (layer 4) уровней. Эти возможности могут использоваться для обеспечения дополнительной безопасности (фильтрации кадров на основе конкретного содержимого трафика или его источника), а также управления качеством обслуживания (Quality of Service, QoS). Последнее необходимо, например, для того чтобы предоставить максимальную пропускную способность сети (wire speed) для приложений, критичных к скорости передачи информации, такой как видео- и аудио потоки.

Следует еще раз отметить, что, несмотря на возможность чтения информации, содержащейся в заголовках пакетов сетевого уровня, коммутаторы данной серии не обладают функцией маршрутизации, и являются устройствами, функционирующими на канальном уровне.

Рис. 3.3.9 Коммутатор Cisco Catalyst 2950G-48

Рис. 3.3.10 Модуль CWDM-GBIC-1550

Рис. 3.3.11 Модуль Giga Stack GBIC WS-X3500-XL

КоммутаторыCisco Catalyst 3550

Коммутаторы серии Cisco Catalyst 3550 также как и коммутаторы серии 2950 являются коммутаторами с фиксированной конфигурацией и относятся к классу коммутаторов уровня распределения. Основным отличием коммутаторов серии 3550 является возможность выполнения ими функций маршрутизатора, т.е. обработки и маршрутизации пакетов сетевого уровня на основе таблицы маршрутизации. Подобные коммутаторы называют также коммутаторами третьего уровня (layer 3 switching), хотя они, безусловно, выполняют также и функции «классических» коммутаторов по фильтрации и продвижению пакетов Ethernet.

Следует отметить, что коммутаторы третьего уровня (маршрутизирующие коммутаторы) обладают преимуществом в скорости маршрутизации перед классическими маршрутизаторами (router), так как фактически просто коммутируют кадр, но с учетом информации заголовка вложенного в кадр пакета сетевого уровня, а классический маршрутизатор выполняет обработку пакета сетевого уровня программно.

Для коммутаторов серии Cisco Catalyst 3550 возможность выполнения функций маршрутизатора (коммутатора третьего уровня) определяется установленным на нем программным обеспечением. Стандартное ПО (Standard Multilayer Image (SMI)) обеспечивает коммутацию кадров канального уровня, с учетом информации, содержащейся в заголовках сетевого и транспортного уровня (аналогично расширенному ПО коммутаторов серии 2950). Расширенное ПО (Enhanced Multilayer Image (EMI)) обеспечивает выполнение коммутатором как функции коммутатора канального уровня, так и функций маршрутизирующего коммутатора с поддержкой всех распространенных протоколов маршрутизации (RIP, EIGRP, OSPF, BGP).

Все коммутаторы Cisco Catalyst 3550 содержат 16 Мб флэш-памяти и 64 Мб ОЗУ. Максимальный размер адресной таблицы составляет 8000 адресов при использовании стандартного ПО и 12000 адресов при использовании расширенного ПО. Основные характеристики всех моделей коммутаторов серии Cisco Catalyst 3550 приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.2. Коммутаторы Cisco Catalyst 3550

Так же, как и коммутаторы серии 2950, коммутаторы серии 3550 могут дополняться модулями GBIC, причем выпускаемые модули являются универсальными и подходят для обеих серий.

Рис. 3.3.12 Коммутатор Cisco Catalyst 3550-12G