Что такое коммутатор?
Раньше (когда вода была мокрее а сахар слаще), при объединении 2 сетей из коаксиального кабеля использовали устройство, называемое Бридж (мост). Это было 2-портовое устройство с неким количеством памяти и определенным алгоритмом работы: при включении это устройство "знакомилось" с MAC-адресами всех сетевых адаптеров, принадлежащих каждой из "веток" сети и строило таблицу MAC-адресов. При поступлении пакета в один из портов данного устройства проверялся "адрес получателя" и если "получатель" подключен к другому порту - пакет пропускался, если нет - пакет игнорировался. Это решение позволяло избежать "замусоривания" сети и таким образом позволяло повысить пропускную способность (напомним, что если бы вместо бриджа был бы установлен репитер (2-портовый хаб) - пакеты все равно бы транслировались на все порты).
Что же такое коммутатор? В общем понимании коммутатор - это многопортовый бридж. Стоимость коммутатора ранее существенно (в разы) превышала стоимость концентратора, поэтому в основном к коммутатору подключались концентраторы и серверы. Сейчас разница в одинаковом классе устройств не особенно ощутима (несколько процентов), поэтому если необходима высокопроизводительная сеть - предпочтительнее приобретение коммутатора.
Современный коммутатор существенно отличается от бриджа: существуют модели, работающие на уровне пакетов, протоколов и приложений (уровень 2, 3 и 4 модели OSI), возможно построение виртуальных локальных сетей, приоретизации трафика, и проч. и проч. и проч. - обо всем этом все-таки лучше прочесть на более специализированных сайтах... Здесь будут рассказаны некоторые (не все) особенности, касающиеся коммутаторов, работающих на уровне 2 (на уровне пакетов).
В чем же секрет повышения производительности сети
при наличии в ней коммутатора?
- фильтрация пакетов (описана выше)
- наличие буферов памяти на каждом порту - если порт
"получателя" занят - данные от сетевого адаптера все равно сбрасываются
в память и будут переданы по мере готовности порта (таким образом освобождаются
ресурсы клиента сети)
- возможность работать в режиме FullDuplex - одновременная
передача и прием данных. Очень важная способность, особенно для серверов:
сервер может принимать запросы скажем от одной станции и одновременно
выдавать данные для другой (или той же самой) станции.
- возможность одновременного общения нескольких станций
(максимально в режиме HalfDuplex - половина от количества портов коммутатора,
в режиме FullDuplex - побольше).
На рисунке показано общение станции 1-2 и 3-4. Станция 5 в это время не "видит" никаких пакетов и может послать пакет, предназначенный для станции 1,2,3 или 4 (который сначала попадет в буфер памяти коммутатора).
Особенности работы коммутатора:
- подключенный к коммутатору концентратор работает все равно в режиме HalfDuplex. Обычно эти устройства "договариваются" между собой о параметрах работы, но в управляемых коммутаторах есть возможность ручной настройки порта...
- иногда (замечено из практики) "дешевые" сетевые адаптеры не могут "договориться" с коммутатором (кстати, с концентратором тоже) о скорости и параметрах работы, поэтому порой приходится выставлять эти значения вручную, через свойства сетевого окружения.