Коммутаторы сетей работают в полудуплексном и полный дуплексном режимах. В полудуплексном режиме коммутатор проверяет все кадры на отсутствие ошибок передачи. При этом передача данных происходит только в одном направлении — либо только входящая, либо только исходящая. Этот режим является менее эффективным, так как кадры могут быть потеряны или повреждены в процессе передачи.
В следующих разделах статьи мы рассмотрим полный дуплексный режим работы коммутаторов, который позволяет одновременно передавать и принимать данные. Также мы рассмотрим преимущества полного дуплексного режима перед полудуплексным и почему он является более эффективным для передачи данных в компьютерных сетях.
Режимы работы коммутатора и проверка кадров на отсутствие ошибок передачи
Коммутаторы – это устройства, используемые для объединения компьютеров в сеть. Они обеспечивают передачу данных между устройствами внутри сети, таким образом, что каждое устройство получает только те данные, которые предназначены для него. Режимы работы коммутатора определяют, каким образом происходит передача данных и проверка кадров на отсутствие ошибок передачи.
Различные режимы работы коммутатора
В зависимости от конкретной модели и настроек коммутатора, он может работать в разных режимах. Один из основных режимов – это режим «store-and-forward» («хранение и передача»). В этом режиме коммутатор получает целый кадр данных, сохраняет его в буфере и затем передает его на целевое устройство. При этом коммутатор проверяет кадр на наличие ошибок передачи с помощью контрольной суммы. Если ошибок нет, то коммутатор передает данные, иначе он отбрасывает кадр и запрашивает повторную передачу.
Еще один режим работы коммутатора называется «cut-through» («быстрый проход»). В этом режиме коммутатор начинает отправлять данные целевому устройству уже при получении начальной части кадра, не дожидаясь окончания приема всего кадра. Такой режим работы позволяет сократить задержку при передаче данных, однако при этом отсутствует возможность проверки кадров на наличие ошибок передачи.
Проверка кадров на отсутствие ошибок передачи
Коммутаторы осуществляют проверку кадров на наличие ошибок передачи, чтобы исключить возможность передачи поврежденных данных. Для этого они используют контрольную сумму, которая вычисляется на основе содержимого кадра и включается в него. При получении кадра коммутатор также вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с полученной. Если значения совпадают, то кадр передается далее, иначе он отбрасывается.
Принцип работы коммутатора
Режим Store-and-Forward
Один из основных режимов работы коммутаторов — это режим Store-and-Forward. В этом режиме коммутатор проверяет все кадры на отсутствие ошибок передачи перед их дальнейшей передачей по сети.
Режим Store-and-Forward представляет собой гарантию, что полный кадр будет получен и проверен на целостность перед его передачей. Коммутатор принимает на вход все биты кадра и сохраняет их в своей буферной памяти. Затем коммутатор проверяет циклическую контрольную сумму (CRC) кадра на предмет возможных ошибок передачи данных.
Если кадр содержит ошибки, то коммутатор отбрасывает его и не передает дальше по сети. Таким образом, режим Store-and-Forward помогает обеспечить высокое качество передачи данных, исключая кадры с ошибками из одной сети.
Кроме того, режим Store-and-Forward позволяет коммутатору выполнять другие функции, такие как фильтрация и переадресация кадров, в соответствии с его настройками и таблицей MAC-адресов.
Режим Cut-Through
В режиме Cut-Through коммутатор проверяет только заголовки кадров на наличие ошибок передачи и сразу же начинает их пересылку на выходной порт. Он не ждет полной приемки всего кадра, как это делается в режиме Store-and-Forward. Это позволяет достичь низкой задержки передачи данных через коммутатор и повысить пропускную способность сети.
Однако, режим Cut-Through имеет свои недостатки. Поскольку коммутатор начинает пересылку кадра до его полной приемки, возможно передача кадра с ошибками. Это может привести к тому, что некорректные данные будут доставлены получателю и могут повлиять на работу сети. В таких случаях коммутатор должен обнаружить и исправить ошибки с помощью каких-то дополнительных механизмов, например, использования контрольных сумм или повторной отправки кадра.
Режим Cut-Through является одним из вариантов работы коммутатора и в зависимости от конкретной сети, может быть выбран настройками коммутатора. При выборе режима Cut-Through нужно учитывать требования сети к низкой задержке и высокой пропускной способности, а также риск возможных ошибок передачи данных.
Режим Fragment-Free
Режим Fragment-Free является одним из режимов работы коммутатора, который позволяет проверять кадры на отсутствие ошибок передачи данных. В этом режиме коммутатор анализирует только первые 64 байта (или 512 бит) каждого кадра, чтобы определить его корректность.
Режим Fragment-Free был разработан для улучшения производительности коммутаторов и снижения количества ошибок передачи данных. Он основан на идее, что наибольшая часть ошибок происходит в первых 64 байтах кадра, поскольку в этой части содержится информация о протоколе и адресах источника и назначения.
Принцип работы режима Fragment-Free
При включении режима Fragment-Free коммутатор начинает проверять каждый кадр только после получения 64 байт информации. Это позволяет коммутатору более эффективно использовать ресурсы и уменьшить время обработки каждого кадра. Если в первых 64 байтах кадра обнаруживаются ошибки, коммутатор отбрасывает весь кадр и не передает его дальше по сети.
Преимущества режима Fragment-Free
- Быстрота обработки: благодаря анализу только первых 64 байтов кадра, коммутатор может быстро принять решение о передаче или отбрасывании кадра.
- Снижение количества ошибок: большинство ошибок происходят именно в начале кадра, поэтому отбрасывание кадров с ошибками в этой части позволяет снизить количество ошибок передачи данных.
- Экономия ресурсов: обработка только первых 64 байт кадра позволяет коммутатору более эффективно использовать свои ресурсы, такие как процессор и память.
Режим Fragment-Free является одним из наиболее распространенных режимов работы коммутаторов. Он позволяет достичь баланса между быстродействием и надежностью передачи данных, основываясь на принципе, что большинство ошибок происходят в начале кадра.
Проверка на FCS (Frame Check Sequence)
Коммутаторы – это устройства сети, которые позволяют передавать информацию между устройствами в сети посредством сетевых кадров. Однако, передача данных может быть подвержена ошибкам, вызванным различными факторами, такими как электромагнитные помехи или физические повреждения кабелей.
Для обнаружения и исправления ошибок передачи данных коммутаторы используют механизм проверки на FCS (Frame Check Sequence) или последовательность проверки кадра. FCS является частью сетевого кадра, которая содержит контрольную сумму, рассчитанную на основе данных в кадре.
Как работает проверка на FCS?
Когда коммутатор получает сетевой кадр, он вычисляет контрольную сумму FCS на основе данных, содержащихся в кадре. После вычисления проверяется, совпадает ли полученная контрольная сумма с той, которая указана в кадре. Если контрольные суммы совпадают, значит, кадр успешно прошел проверку на FCS и считается исправным. В противном случае, кадр считается содержащим ошибку передачи данных и может быть отброшен.
Зачем нужна проверка на FCS?
Проверка на FCS является важным механизмом для обнаружения ошибок передачи данных в сети. Она позволяет коммутатору определить, если в кадре произошла ошибка, и принять соответствующие меры, такие как повторная передача кадра или отправка сообщения об ошибке обратно устройству-отправителю.
Благодаря проверке на FCS, коммутаторы могут гарантировать надежность передачи данных в сети, обеспечивая целостность данных и предотвращая возможные проблемы, связанные с ошибками передачи данных.
Проверка на длину кадра
Коммутаторы — это сетевые устройства, которые обеспечивают связь между различными узлами сети. Они обрабатывают принятые данные и передают их к целевым узлам. Во время передачи данных коммутаторы должны обеспечить надежность и целостность информации. Для этого они выполняют различные проверки, включая проверку на длину кадра.
Кадр — это единица данных, которая передается по сети. Каждый кадр имеет определенную структуру, которая включает в себя заголовок и полезные данные. Длина кадра обычно определяется протоколом сети, которым он передается. Коммутаторы выполняют проверку на длину кадра, чтобы убедиться, что он соответствует установленным стандартам и не превышает максимально допустимую длину.
Коммутаторы работают в режиме работы «проверка на длину кадра» (frame check mode), когда они проверяют каждый принятый кадр на соответствие заданным параметрам длины. Если длина кадра больше или меньше ожидаемой, коммутатор может принять различные меры, например, отбросить кадр или генерировать сообщение об ошибке.
Проверка на длину кадра является важным аспектом работы коммутатора, так как некорректная длина кадра может привести к потере данных или несоответствию протоколам сети. Поэтому коммутаторы выполняют эту проверку для обеспечения стабильной и надежной передачи данных в сети.
Проверка на возможность передачи
В рамках своей работы коммутаторы выполняют ряд проверок, чтобы убедиться в правильности передачи данных через сеть. Одной из таких проверок является проверка на возможность передачи, которая позволяет обнаружить ошибки в кадрах данных и принять меры по их исправлению.
Кадры и ошибки передачи данных
В компьютерных сетях данные передаются в виде кадров, которые содержат информацию о передаваемой информации, ее источнике и получателе. Каждый кадр имеет заголовок, содержащий контрольную сумму, которая вычисляется на основе содержимого кадра.
Ошибки передачи данных могут возникать в результате неправильной передачи или приема кадров. Это может быть вызвано различными факторами, такими как помехи на линии связи, ошибки в работе сетевого оборудования или проблемы с настройками сети.
Режим проверки на возможность передачи
Коммутаторы обеспечивают режим работы, в котором они проверяют все кадры на отсутствие ошибок передачи данных. Этот режим называется «проверкой на возможность передачи» (англ. CRC — Cyclic Redundancy Check).
В процессе проверки на возможность передачи коммутатор использует контрольные суммы, которые вычисляются на основе содержимого кадров. Когда коммутатор получает кадр, он вычисляет его контрольную сумму и сравнивает ее со значением, указанным в заголовке кадра. Если значения не совпадают, это указывает на наличие ошибки в передаче данных.
Если коммутатор обнаруживает ошибку передачи данных, он принимает меры по ее исправлению. Он может отправить запрос на повторную передачу кадра или проигнорировать его в случае, если ошибки не подлежат исправлению.
