Vidarebefordring | VLAN teknik
I det tidigare avsnittet fick du en grundläggande förståelse för vad en switch är och hur den fungerar. Nu går vi vidare till hur switchar samverkar med varandra och med andra nätverksenheter för att minimera kollisioner och optimera nätverksprestanda.
Kollisions domäner
I äldre nätverk, där hubbar användes, delade flera enheter samma transmissionsmedium. Sådana nätverkssegment kallades kollisions domäner eftersom en kollision uppstod om två eller fler enheter försökte sända data samtidigt. Alla enheter i samma kollisionsdomän delade på bandbredden, vilket gjorde kommunikationen ineffektiv och instabil.
Switchar förändrade detta. När en enhet är ansluten till en switch på en port i full duplex, kan den skicka och ta emot data samtidigt, vilket eliminerar behovet av att konkurrera om bandbredden. I halv duplex, som ibland används vid anslutning till äldre enheter (t.ex. hubbar), kan kollisioner däremot fortfarande uppstå. Ethernet-portar på switchar försöker som standard automatiskt förhandla om att använda full duplex, men anpassar sig till halv duplex vid behov.
Hur LAN-switchar hanterar kollisioner
LAN-switchar arbetar på OSI-modellens lager 2 och är utformade för att effektivt minska förekomsten av kollisioner. Till skillnad från hubbar analyserar switchar varje inkommande Ethernet-ram och vidarebefordrar den direkt till den port som motsvarar ramens destinations-MAC-adress. Detta möjliggör direktkommunikation mellan enheter utan att sända data till alla portar.
Eftersom varje port på en switch fungerar som en separat kollisionsdomän, tilldelas varje ansluten enhet sin egen dedikerade bandbredd. I och med att switchar normalt körs i full duplex, finns det inget behov av CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), som annars används för att upptäcka och hantera kollisioner i halv-duplex-nätverk. Därför är CSMA/CD som standard inaktiverat på moderna switchar.
Broadcast-domäner och switchars beteende
Switchar påverkar inte broadcast-domänernas omfattning – de förstärker dem. När flera switchar är sammankopplade utgör de tillsammans en enkel broadcast-domän. En broadcast innebär att ett meddelande skickas från en enhet till alla andra inom samma nätverkssegment. Detta sker exempelvis när en enhet inte vet vilken MAC-adress som hör till en viss IP-adress och därför skickar en ARP-förfrågan som broadcast.
En broadcast-ram identifieras med destinationsadressen FFFF.FFFF.FFFF. När en switch tar emot en sådan ram dupliceras den och skickas till samtliga portar utom den där ramen mottogs.
För att minska påverkan av broadcast-trafik används routrar, eller andra lager 3 enheter, för att segmentera broadcast-domäner. En router bryter alltså både upp broadcast- och kollisions domäner, vilket bidrar till ökad effektivitet och säkerhet i nätverket.
Prestanda-optimering i moderna LAN
Switchar är utrustade med flera funktioner som hjälper till att optimera nätverkets prestanda och minska överbelastning:
- Full duplex-länkar används som standard, vilket eliminerar kollisioner och möjliggör samtidig sändning och mottagning av data.
- MAC-adress tabellen gör att switchen snabbt kan avgöra vilken port en ram ska skickas till, vilket minskar onödig trafik.
- Stöd för höga porthastigheter som 1, 10 eller 100 Gbps möjliggör hantering av stora trafikvolymer utan flaskhalsar.
- Intern switching med höga minneshastigheter minimerar latens och fördröjningar.
- Stora rambuffertar hanterar tillfälliga trafiktoppar genom att temporärt lagra data.
- Hög portdensitet innebär att många enheter kan anslutas till samma switch, vilket minskar behovet av extra utrustning och håller trafiken lokal.
Sammanfattning
- Kollisions domäner uppstår när flera enheter delar samma kommunikationsmedium.
- I halv-duplex miljöer används CSMA/CD för att hantera dessa kollisioner, men i full-duplex elimineras behovet av detta.
- Varje port på en switch utgör en separat kollisions domän, vilket förbättrar nätverkets prestanda.
- Switchar skapar inte nya broadcast-domäner – en broadcast når fortfarande alla enheter inom samma segment.
- Routrar används för att segmentera broadcast-domäner och minska överflödig trafik.
- Moderna switchar är designade för hög prestanda med funktioner som stöd för höga hastigheter, buffring och intelligent trafik-dirigering.