Ji°φ Peterka

P°ipome≥me si alespo≥ nßznakem, váΦem je rozdφl mezi sdφlenou a dedikovanou (vyhrazenou) p°enosovou kapacitou: vátom, zda se o p°enosovΘ mo₧nosti danΘ urΦitou p°enosovou technologiφ (nap°. 10 Mbps Ethernetu) musφ vÜechny uzly d∞lit, nebo zda je váideßlnφm p°φpad∞ m∙₧e mφt ka₧dß komunikujφcφ dvojice jen a jen pro sebe.

SkuteΦnost, ₧e jsme si rozdφl mezi ob∞ma p°φpady ukazovali (i váminulΘm dφlu) na p°φkladu Ethernetu, nenφ nijak nßhodnß. Prßv∞ Ethernet toti₧ nejvφce doplßcel na svou sdφlenou povahu, a prßv∞ váprost°edφ Ethernetu se proto nejintenzivn∞ji hledaly mo₧nosti jak to zm∞nit. Snad tedy neuÜkodφ trochu p°edb∞hnout dalÜφ dφly serißlu a naznaΦit si n∞co záv²voje Ethernetu - bude to velmi p°φnosnΘ pro pochopenφ toho, kdy a káΦemu se pou₧φvajφ switche.

Za vÜφm je Ethernet

Sdφlen² charakter Ethernetu, tak jak byl p∙vodn∞ koncipovßn a standardizovßn vároce 1982 spoleΦnostφ IEEE, vychßzel závlastnostφ tehdy pou₧φvanΘ kabelß₧e, tj. koaxißlnφch kabel∙ - jak jsme si o tom ji₧ °φkali váminulΘm dφlu. Praktick²m d∙sledkem pak bylo to, ₧e rozvody Ethernetov²ch sφtφ byly tvo°eny spφÜe menÜφmi poΦty relativn∞ velk²ch a relativn∞ "hodn∞ obydlen²ch" kabelov²ch segment∙ (nap°φklad i sán∞kolika desφtkami uzl∙ váka₧dΘm segmentu). Mosty pak byly °eÜenφm, kter² zátohoto stavu vychßzel a sna₧il se dosßhnout dvou cφl∙: mo₧nosti propojenφ takov²chto "velk²ch" sdφlen²ch segment∙, a minimalizace jejich vzßjemnΘho "zat∞₧ovßnφ" (v tom smyslu, aby provoz vájednom sdφlenΘm segmentu nepronikal i do druhΘho segmentu resp. ostatnφch segment∙, pokud to nenφ nezbytn∞ nutnΘ). Káideßlnφmu stavu a dedikovanΘ p°enosovΘ kapacit∞ to m∞lo velmi daleko, ale bylo to z°ejm∞ maximum mo₧nΘho vásituaci, kdy se pou₧φvala koaxißlnφ kabelß₧, svou bytostnou podstatou sdφlenΘho charakteru.

KázajφmavΘmu momentu doÜlo sánßstupem kroucenΘ dvoulinky a rozvod∙, budovan²ch na tomto druhu kabelß₧e. Na kroucenΘ dvoulince toti₧ nejde vytvß°et odboΦky, a lze ji tudφ₧ pou₧φt jen pro dvoubodovΘ spoje - tedy spoje vedoucφ od koncovΘho uzlu kánejbli₧Üφmu propojovacφmu uzlu. Takovßto "p°φpojka" pak ale ji₧ nemß sdφlen² charakter, proto₧e uzel kter² je jejφm prost°ednictvφm p°ipojen se o jejφ p°enosovΘ schopnosti ji₧ ned∞lφ sá₧ßdn²m jin²m uzlem.

D∙le₧itΘ ovÜem bylo, ₧e Ethernet se kározvod∙m na bßzi kroucenΘ dvoulinky sna₧il chovat stejn∞, jako ke koaxißlnφm rozvod∙m - sna₧il se je pou₧φvat stejn²m sdφlen²m zp∙sobem. Vápraxi to znamenalo, ₧e jednotlivΘ (fyzicky dedikovanΘ) p°φpojky koncov²ch uzl∙ byly vánejbli₧Üφm propojovacφm uzlu (hub-u) propojeny na ·rovni fyzickΘ vrstvy, neboli pomocφ opakovaΦe. Ten pak sv²m fungovßnφm zajiÜ¥oval, ₧e celß soustava p°φpojek na bßzi kroucenΘ dvoulinky se chovala jako jedno jedinΘ sdφlenΘ mΘdium, tj. obdobn∞ jako koaxißlnφ kabelov² segment. D∙vod byl z°ejm²: Ülo o co nejjednoduÜÜφ nßvaznost na ji₧ existujφcφ (koaxißlnφ) rozvody, a o mo₧nost zachovßnφ p°φstupovΘ metody CSMA/CD, kterß doslova stavφ na sdφlenΘm charakteru p°enosovΘho mΘdia.

Switching se rodφ váprost°edφ Ethernetu

Mechanismus switchingu, kter² jsme si popisovali podrobn∞ji ji₧ v 6. dφlu p°edchozφho modulu, lze vákontextu naÜich ·vah chßpat jako °eÜenφ usilujφcφ lΘpe vyu₧φt mo₧nostφ novΘ kabelß₧e (umo₧≥ujφcφ dosßhnout i ideßlnφho stavu, kdy ka₧dß komunikujφcφ dvojice uzl∙ mß kádispozici plnou p°enosovou kapacitu Ethernetu, viz minule).

Vápraxi se ale switching sna₧il vyjφt vst°φc i mΘn∞ ideßlnφm trend∙m vyvolan²m nßstupem novΘho druhu kabelß₧e - zejmΘna trendu k vytvß°enφ menÜφch a "mΘn∞ obydlen²ch" sdφlen²ch segment∙ (kter²ch ale na druhΘ stran∞ zase vychßzφ vφce). Souviselo to ostatn∞ i sáfaktem, ₧e aplikace provozovanΘ na uzlov²ch poΦφtaΦφch byly stßle nßroΦn∞jÜφ na p°enosovou kapacitu, a tudφ₧ bylo ₧ßdoucφ zmenÜit poΦet uzl∙, d∞lφcφch se o spoleΦn∞ sdφlen² segment sájeho pevn∞ danou p°enosovou kapacitu. Vápraxi proto dochßzelo (a stßle jeÜt∞ dochßzφ) kánasazovßnφ switch∙ spφÜe vákonfiguracφch, kterΘ naznaΦuje dneÜnφ obrßzek.

KonkrΘtnφ EthernetovΘ switche se samoz°ejm∞ vámnohΘm liÜφ: nejen vápoΦtu segment∙, kterΘ je mo₧nΘ kánim p°ipojit, ale takΘ nap°φklad vámaximßlnφm poΦtu uzl∙ váka₧dΘm takovΘmto segmentu (zde se v∞tÜinou mluvφ o poΦtu "port∙" na segment, ev. o poΦtu MAC adres na segment), a ve zp∙sobu fungovßnφ (zda na áprincipu store&forward, nebo na principu cut-through, viz 6. dφl 7. modulu]. Velmi d∙le₧itß je i celkovß v²konnost switche, neboli jeho "p°epojovacφ kapacita" - m∞°enß vácelkovΘm poΦtu rßmc∙, kterΘ mohou projφt skrz switch za jednotku Φasu.

TypickΘ pou₧itφ switch∙

Pokusme se nynφ struΦn∞ shrnout to, káΦemu se vádneÜnφch lokßlnφch sφtφch (nejΦast∞ji Ethernetov²ch) pou₧φvajφ switche: kátomu, aby se dosßhlo vhodnΘho rozlo₧enφ tok∙ vájednotliv²ch Φßstech sφt∞, p°edevÜφm sácφlem poskytnout co mo₧nß nejvφce p°enosovΘ kapacity uzl∙m, kterΘ ji pot°ebujφ. Vápraxi to znamenß "rozparcelovat" sφ¥ na vhodn∞ velkΘ segmenty (kterΘ budou mφt sdφlen² charakter, tj. várßmci t∞chto segment∙ bude pou₧ito propojenφ pomocφ opakovaΦ∙), a tyto segmenty propojit pomocφ switche (v zßsad∞ tak, jak ukazuje dneÜnφ obrßzek). KonkrΘtnφ rozd∞lenφ sφt∞ na jednotlivΘ segmenty by samoz°ejm∞ m∞lo brßt vá·vahu po₧adavky a nßroky jednotliv²ch uzl∙ - pracovnφ stanice u₧ivatel∙, kte°φ majφ jen minimßlnφ nßroky na prßci vásφti, mohou b²t zapojovßny do "vφce obydlen²ch" segment∙, zatφmco uzly sáv∞tÜφmi nßroky budou nejspφÜe za°azovßny do segment∙ sámenÜφmi poΦty uzl∙. Pro v²konnΘ servery se m∙₧e ukßzat jako nejvhodn∞jÜφ p°id∞lit jim samostatn² "jednouzlov²" segment, tj. dßt jim dedikovanou p°enosovou kapacitu.

Nev²hody switch∙

P°i konkrΘtnφm rozhodovßnφ o tom, jak rozd∞lit urΦitou sφ¥ na dφlΦφ segmenty a jak je vzßjemn∞ pospojovat, je dobrΘ mφt na pam∞ti takΘ nev²hody a omezenφ switch-∙. Ty vypl²vajφ zájejich samotnΘ podstaty (p°epojovßnφ na ·rovni linkovΘ vrstvy), a pak takΘ záfaktu, ₧e se jednß o za°φzenφ zam∞°enß hlavn∞ na rychlost.

TypickΘ switche nap°φklad neb²vajφ uzp∙sobeny tomu, aby braly do ·vahy r∙znß p°φstupovß prßva a omezenφ - jeliko₧ se sna₧φ fungovat maximßln∞ rychle, nebylo by p°φliÜ rozumnΘ zat∞₧ovat je ov∞°ovßnφ slo₧it∞jÜφch p°φstupov²ch strategiφ a povinnostφ provßd∞t rozhodnutφ, kterß sátφm souvisφ. Na ·rovni linkovΘ vrstvy, na kterΘ switche pracujφ, by to ostatn∞ nebylo ani dost dob°e mo₧nΘ, proto₧e pot°ebnΘ informace o nejr∙zn∞jÜφch p°φstupov²ch omezenφch, prßvech a obdobn²ch pravidlech b²vajφ vzta₧ena a₧ kábezprost°edn∞ vyÜÜφ vrstv∞ (vrstv∞ sφ¥ovΘ). Propojenφm pomocφ switch∙ proto vznikß "plochß" sφ¥, kterß je záhlediska p°φstupov²ch prßv a omezenφ homogennφ.

Vápraxi ale b²vß ₧ßdoucφ, aby takovßto homogennφ sφ¥ (vniklß propojenφm pomocφ switche) nebyla p°φliÜ velkß. D∙vodem m∙₧e b²t nap°φklad efektivita - switch toti₧ musφ propouÜt∞t do vÜech stran tzv. vÜesm∞rovΘ vysφlßnφ (broadcasting), kterΘ je mnoha dneÜnφmi sφ¥ov²mi slu₧bami sáoblibou vyu₧φvßno, ale kterΘ jde "proti duchu" fungovßnφ switche. DalÜφm d∙vodem b²vß pot°eba zavΘst r∙znß p°φstupovß omezenφ, nejen v∙Φi u₧ivatel∙m p°φchßzejφcφm "zvenku", ale t°eba i mezi skupinami vlastnφch u₧ivatel∙. JeÜt∞ dalÜφmi d∙vody, kterΘ vedou kápot°eb∞ nasadit sm∞rovaΦe na "okraje" soustavy segment∙ propojen²ch switchem, jsou d∙vody ryze praktickΘ - nap°φklad vlastnosti a zp∙sob p°id∞lovßnφ IP adres váTCP/IP sφtφch, pot°eba p°ipojenφ káInternetu, pot°eba vybudovat firewall apod.