Cinque principali tecnologie degli switch LAN

Grazie all'utilizzo della commutazione di circuito virtuale, gli switch LAN sono in grado di garantire, a livello tecnico, che la larghezza di banda tra tutte le porte di ingresso e di uscita non sia soggetta a conflitti, consentendo una trasmissione dati ad alta velocità tra le porte senza creare colli di bottiglia. Ciò aumenta notevolmente la velocità di trasmissione dei dati nei punti di informazione della 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, progettato specificamente per ottimizzare lo switching di livello 2. Rappresenta la tecnologia di integrazione fondamentale utilizzata nelle moderne soluzioni di rete. Molteplici funzioni possono essere integrate su un singolo chip, offrendo vantaggi quali semplicità di progettazione, elevata affidabilità, basso consumo energetico, prestazioni superiori e costi ridotti. I chip ASIC programmabili, ampiamente utilizzati 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 una singola pipeline, più chip ASIC possono elaborare simultaneamente diversi frame. Questa concorrenza e il pipelining elevano le prestazioni di inoltro a un nuovo livello, raggiungendo la velocità 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 delle LAN.

3. Memoria scalabile dinamicamente

Nei prodotti di switching LAN avanzati, le prestazioni elevate e le funzionalità di alta qualità spesso dipendono da un sistema di memoria intelligente. La tecnologia di memoria a scalabilità dinamica consente a uno switch di espandere la capacità di memoria al volo in base alle esigenze di traffico. Negli switch Layer 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, i buffer possono essere creati dinamicamente per aumentare l'utilizzo della memoria e prevenire la perdita di pacchetti durante picchi di dati elevati.

4. Meccanismi di coda avanzati

Indipendentemente dalla potenza di un dispositivo di rete, esso sarà comunque soggetto a congestione nei segmenti di rete a cui è connesso. Tradizionalmente, il traffico su una porta viene memorizzato in un'unica coda di uscita, elaborata rigorosamente in ordine FIFO (First-In, First-Out) a prescindere dalla priorità. Quando la coda è piena, i pacchetti in eccesso vengono scartati; quando la coda si allunga, il ritardo aumenta. Questo meccanismo di accodamento tradizionale crea difficoltà per le applicazioni in tempo reale e multimediali.
Pertanto, molti fornitori hanno sviluppato tecnologie di accodamento avanzate per supportare servizi differenziati su segmenti Ethernet, controllando al contempo ritardo e jitter. Queste tecnologie possono includere più livelli di code per porta, consentendo una migliore differenziazione dei livelli di traffico. I pacchetti multimediali e di dati in tempo reale vengono inseriti in code ad alta priorità e, grazie all'accodamento equo ponderato, queste code vengono elaborate più frequentemente, senza tuttavia ignorare completamente il traffico a priorità inferiore. Gli utenti delle applicazioni tradizionali non notano variazioni nei tempi di risposta o nella velocità di trasmissione, mentre gli utenti che eseguono applicazioni critiche in termini di tempo 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 diversi tipi e priorità di traffico. L'esperienza dimostra che, grazie alla 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 garantisce un controllo e una gestione efficaci per i flussi di traffico speciali, ma contribuisce anche a prevenire la congestione della rete.