Switch

Come accennato l'hub semplicemente ripete, eventualmente amplificandolo, il segnale ricevuto da un ramo, su tutti gli altri rami, anche su quello che ha iniziato il traffico. Questo comporta un unico e ampio dominio di collisione, con i relativi problemi di prestazioni.
Switch: architettura di baseLo switch quando  riceve un pacchetto su una porta, ritrasmette il pacchetto solo sulla porta dove è collegato il destinatario. Questo è possibile perché lo switch è in grado di 'leggere' il traffico sulle proprie porte, elaborare quanto letto e decidere in 'comportamento'. Lo switch, per ogni porta, legge i MAC address mittente di ogni pacchetto e lo memorizza in una tabella di corrispondenza porta <-> MAC Address. In breve lo switch acquisisce i MAC address dei  nodi di rete e li abbina alla relativa porta. Questo permette di inoltrare il pacchetto ricevuto solo sulla porta alla quale è collegato il destinatario. Tutte le altre porte non sono interessate dal traffico. In molte situazioni si realizza qualcosa di simile ad una trasmissione punto-punto fra il nodo mittente e il nodo destinatario.

Contemporaneamente le altre porte possono essere interessate da altro traffico. Il rischio di collisioni è fortemente ridotto, se non eliminato, e lo switch può gestire più pacchetti contemporaneamente, cosa non possibile con un hub.
Dominio di collisione e di broacastingIn uno switch ogni porta diventa, di fatto, un dominio di collisione, con la conseguenza di eliminare i limiti di distanza dei nodi necessari alla gestione della collissioni.

Un conflitto si presenta quando più nodi, connessi a più porte vogliono comunicare con un unico nodo. E’ il caso, ad esempio, che si presenta quando più PC si connettono ad un server. Lo switch è in grado di gestire la situazione memorizzando in un buffer le richieste e soddisfarle appena disponibile la porta destinataria, o con altre strategie di gestione il superamento della capacità del buffer (overflow).

Questo documento non entra nel dettaglio di come i meccanismi sono implementati, ne esistono diversi con relativi pregi e difetti.

La capacità di analizzare e memorizzare i pacchetti consente nuove funzionalità. La più comune è la possibilità di gestire diverse velocità: 10, 100, 1000 Mb/S, 10 Gb/S e oltre. Un hub può solo gestire una sola velocità.

Ogni porta è autonoma, ed è in grado di negoziare con il dispositivo collegato (un nodo o un altro switch), la velocità del collegamento (link). Questo è possibile grazie una opportuna segnalazione (che nulla ha a che fare con il protocollo ethernet) sul link: opportuni impulsi (Link Integrity Test –LIT-, Fast Link Pulse –FLP-) inviati sul cavo quando non c’è traffico dati.

Un pacchetto broadcast non può essere trattato come un qualsiasi altro pacchetto, perché deve raggiungere tutti i nodi, anche se, normalmente, solo uno  ne sarà effettivamente interessato. Lo switch, per garantire il funzionamento della rete, deve propagare il pacchetto broadcast a tutte le porte e, di conseguenza, il domino di broacasting, non viene ridotto come succede con il dominio di collisione.

Nella valutazione dello switch un parametro importante è il massimo numero totale (di tutto lo switch) di pacchetti che possono essere gestiti in un secondo (pacchetti per secondo) oltre alla massima velocità espressa in bit/S sulla singola porta o meglio il massimo numero di bit/Sec che lo switch è in grado di gestire nel suo totale, nel caso limite la somma della massima velocità di tutte le porte (condizione difficilmente richiesta, visto che la probabilità di trasmissione contemporanea su tutte le porte è bassa).
Un altro parametro è il numero di MAC address memorizzabili da uno switch. Questo parametro è in relazione alla quantità di memoria disponibile nello switch e ha perso di importanza visto il diminuire dei prezzi della memoria e l’aumentare della sua capacità.

Lo switch fin qui descritto è detto anche switch layer 2, perchè nella gestione del traffico viene interessato il livello 2 (data link) della struttura ISO/OSIrn.

Come accennato lo switch ha una propria capacità di elaborazione che ne consente il funzionamento. Eapandendo la parte 'intelligente' è possibile implementare importanti funzinalità e di realizzare due categorie di switch: lo switch non gestito e lo switch gestito.
Uno switch non gestito (not managed switch) presenta le funzionalità di base, come descritto.
Uno switch gestito (managed switch), la capacità di elaborazione è estesa consentendo nuove funzionalità e prestazioni.

 

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