Cinque principali tecnologie degli switch LAN

Poiché gli switch LAN utilizzano la commutazione di circuito virtuale, possono tecnicamente garantire che la larghezza di banda tra tutte le porte di ingresso e di uscita non sia contesa, consentendo la trasmissione dati ad alta velocità tra le porte senza creare colli di bottiglia. Ciò aumenta notevolmente la velocità di trasmissione dei dati dei punti di informazione di rete e ottimizza l'intero sistema di rete. Questo articolo illustra le cinque principali tecnologie coinvolte.

1. ASIC programmabile (circuito integrato specifico per applicazione)

Si tratta di un chip a circuito integrato dedicato, specificamente progettato per ottimizzare la commutazione di Livello 2. È la tecnologia di integrazione di base utilizzata nelle soluzioni di rete odierne. È possibile integrare più funzioni in un singolo chip, offrendo vantaggi quali design semplice, elevata affidabilità, basso consumo energetico, prestazioni più elevate e costi inferiori. I chip ASIC programmabili, ampiamente adottati negli switch LAN, possono essere personalizzati dai produttori, o persino dagli utenti, per soddisfare le esigenze applicative. Sono diventati una delle tecnologie chiave nelle applicazioni di switch LAN.

2. Pipeline distribuita

Grazie al pipelining distribuito, più motori di inoltro distribuiti possono inoltrare rapidamente e in modo indipendente i rispettivi pacchetti. In un'unica pipeline, più chip ASIC possono elaborare più frame contemporaneamente. Questa concorrenza e il pipelining elevano le prestazioni di inoltro a un nuovo livello, raggiungendo prestazioni di linea per il traffico unicast, broadcast e multicast su tutte le porte. Pertanto, il pipelining distribuito è un fattore importante per migliorare la velocità di commutazione della LAN.

3. Memoria scalabile dinamicamente

Per i prodotti di switching LAN avanzati, prestazioni elevate e funzionalità di alta qualità si basano spesso su un sistema di memoria intelligente. La tecnologia di memoria scalabile dinamicamente consente a uno switch di espandere la capacità di memoria al volo in base alle esigenze di traffico. Negli switch di Livello 3, parte della memoria è direttamente associata al motore di inoltro, consentendo l'aggiunta di ulteriori moduli di interfaccia. All'aumentare del numero di motori di inoltro, la memoria associata si espande di conseguenza. Grazie all'elaborazione ASIC basata su pipeline, è possibile costruire dinamicamente i buffer per aumentare l'utilizzo della memoria e prevenire la perdita di pacchetti durante grandi flussi di dati.

4. Meccanismi di coda avanzati

Indipendentemente dalla potenza di un dispositivo di rete, esso subirà comunque congestione nei segmenti di rete connessi. Tradizionalmente, il traffico su una porta viene memorizzato in un'unica coda di output, elaborata rigorosamente in ordine FIFO, indipendentemente dalla priorità. Quando la coda è piena, i pacchetti in eccesso vengono eliminati; quando la coda si allunga, il ritardo aumenta. Questo meccanismo di accodamento tradizionale crea difficoltà per le applicazioni multimediali e in tempo reale.
Per questo motivo, molti fornitori hanno sviluppato tecnologie di accodamento avanzate per supportare servizi differenziati sui segmenti Ethernet, controllando al contempo ritardo e jitter. Queste possono includere più livelli di coda per porta, consentendo una migliore differenziazione dei livelli di traffico. I pacchetti di dati multimediali e in tempo reale vengono inseriti in code ad alta priorità e, grazie al weighted fair queuing, queste code vengono elaborate più frequentemente, senza ignorare completamente il traffico a priorità inferiore. Gli utenti delle applicazioni tradizionali non notano variazioni nei tempi di risposta o nel throughput, mentre gli utenti che eseguono applicazioni time-critical ricevono risposte tempestive.

5. Classificazione automatica del traffico

Nella trasmissione di rete, alcuni flussi di dati sono più importanti di altri. Gli switch LAN di livello 3 hanno iniziato ad adottare la tecnologia di classificazione automatica del traffico per distinguere tra diverse tipologie e priorità di traffico. La pratica dimostra che, con la classificazione automatica, gli switch possono istruire la pipeline di elaborazione dei pacchetti a differenziare i flussi designati dall'utente, ottenendo bassa latenza e inoltro ad alta priorità. Ciò non solo fornisce un controllo e una gestione efficaci per flussi di traffico speciali, ma aiuta anche a prevenire la congestione della rete.