Vidarebefordring

Switching-koncept | Kollisioner och broadcast

Switchar använder applikationsspecifika integrerade kretsar (ASIC) för att snabbt fatta vidarebefordrings beslut på Lager 2-nivå (Data Link). Tack vare ASIC kan switchen hantera stora datamängder med hög prestanda och minimal fördröjning.

Vid Lager 2-överföring används främst två metoder:

Store-and-Forward Switching

Här tar switchen emot hela ramen innan vidarebefordran. Under processen kontrolleras ramen för fel via en cyklisk redundanskontroll (CRC).

Om ramen är korrekt skickas den vidare.
Om ramen är skadad förkastas den.

Denna metod är vanlig i LAN-switchar (exempelvis Cisco) och garanterar hög data-integritet.

Store-and-Forward inkluderar två nyckelfunktioner:

Felsökning (Error checking): Switchar analyserar Frame Check Sequence (FCS) för att upptäcka fel.
Automatisk buffring: Switchar lagrar ramar tillfälligt för att hantera olika Ethernet-hastigheter mellan portar.

Cut-through Switching

Med denna metod börjar vidarebefordringen så snart destinations-MAC-adressen och utgångsporten är identifierad, utan att vänta på hela ramen. Detta minimerar latensen men innebär att även ramar med fel kan skickas vidare.

Det finns två varianter:

Fast-forward switching: Beslut fattas omedelbart efter att MAC-adressen lästs (cirka 6 byte).
Fragment-free switching: Switchen väntar tills de första 64 byten tagits emot för att undvika fragmenterade felaktiga ramar.

Mer avancerade switchar analyserar ytterligare data, t.ex. IP- och TCP-rubriker (upp till 54 byte), för funktioner som Access Control Lists (ACL).

Skillnader mellan switchen-metoder

Vid Store-and-Forward kontrolleras ramen noggrant innan vidarebefordran, vilket ger högre tillförlitlighet men också högre latens.
Vid Cut-through prioriteras hastighet framför felkontroll. Felaktiga ramar kan passera till nästa nod, där de eventuellt kasseras.

Sammanfattning

Store-and-Forward Switching:

Switchen tar emot och lagrar hela ramen innan vidarebefordran.
Ramen kontrolleras med Frame Check Sequence (FCS) för fel.
Endast felfria ramar skickas vidare.
Fördel: Hög dataintegritet och felkontroll.
Nackdel: Något högre latens jämfört med cut-through.

Cut-through Switching:

Vidarebefordran startar så snart destinations-MAC-adressen är identifierad.
Ingen fullständig felkontroll utförs; felaktiga ramar kan skickas vidare.
Fördel: Mycket låg latens och snabbare överföring.
Nackdel: Risk för att defekta ramar vidarebefordras genom nätverket.

Varianter av Cut-through:

Fast-forward switching: Vidarebefordrar ramen efter att bara 6 byte mottagits.
Fragment-free switching: Väntar tills de första 64 byten mottagits för bättre felhantering.

Övergripande skillnad: