التصنيف العام للمفاتيح

حاسوبالشبكة عبارة عن مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتصلة ببعضها البعض عن طريق قناة اتصال. تضمن القناة تبادل البيانات داخل الشبكة، أي تبادل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر التابعة لمجموعة معينة. يمكن أن تتكون الشبكة من جهازي كمبيوتر أو ثلاثة، أو يمكنها توحيد عدة آلاف من أجهزة الكمبيوتر. ماديًا، يمكن إجراء تبادل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر عبر كابل خاص، أو كابل ألياف ضوئية، أو كابل مزدوج مجدول.

تساعد أجهزة الشبكة وبرامج الأجهزة على توصيل أجهزة الكمبيوتر بالشبكة وضمان تفاعلها. يمكن تقسيم هذه الأدوات إلى المجموعات التالية حسب غرضها الوظيفي الرئيسي:

معدات الشبكة السلبية التي تربط الموصلات والكابلات وأسلاك التصحيح ولوحات التصحيح ومآخذ الاتصالات وما إلى ذلك؛

محولات / محولات معدات الشبكة النشطة، وأجهزة المودم، وأجهزة إعادة الإرسال، والجسور، والمحولات، وأجهزة التوجيه، وما إلى ذلك.

حاليًا، يتم تطوير شبكات الكمبيوتر في المجالات التالية:

زيادة السرعة

تنفيذ التجزئة القائمة على التبديل؛

ربط الشبكات باستخدام التوجيه.

تبديل الطبقة الثانية

بالنظر إلى خصائص المستوى الثاني من النموذج المرجعي ISO/OSI وتعريفه الكلاسيكي، يمكنك أن ترى أن هذا المستوى يمتلك الجزء الأكبر من خصائص التبديل.

تضمن طبقة ارتباط البيانات نقلًا موثوقًا للبيانات عبر قناة فعلية. على وجه الخصوص، فهو يتناول قضايا العنونة المادية (على عكس الشبكة أو العنونة المنطقية)، وطوبولوجيا الشبكة، وانضباط الخط (كيف يجب أن يستخدم النظام النهائي رابط الشبكة)، وإخطار الأخطاء، وترتيب كتل البيانات، والتحكم في تدفق المعلومات.

في الواقع، تعمل الوظيفة التي تحددها طبقة ارتباط بيانات OSI كمنصة لبعض أقوى التقنيات الحالية. يتم التأكيد على أهمية وظائف الطبقة الثانية من خلال حقيقة أن الشركات المصنعة للأجهزة تواصل الاستثمار بكثافة في تطوير الأجهزة التي تتمتع بمثل هذه الوظائف، أي المحولات.

تبديل الطبقة 3

تبديل الطبقة 3؟ هذا هو توجيه الأجهزة. تنفذ أجهزة التوجيه التقليدية وظائفها باستخدام معالجات يتحكم فيها البرنامج، والتي سنسميها توجيه البرنامج. تقوم أجهزة التوجيه التقليدية عادةً بتوجيه الحزم بمعدل حوالي 500000 حزمة في الثانية. تعمل محولات الطبقة الثالثة اليوم بسرعات تصل إلى 50 مليون حزمة في الثانية. من الممكن أيضًا زيادتها، نظرًا لأن كل وحدة واجهة، كما هو الحال في محول المستوى الثاني، مجهزة بمعالج إعادة توجيه الحزم الخاص بها المستند إلى ASIC. لذا فإن زيادة عدد الوحدات يؤدي إلى زيادة أداء التوجيه. يعد استخدام تقنية الدوائر المتكاملة عالية السرعة واسعة النطاق (ASIC) هو السمة الرئيسية التي تميز محولات الطبقة الثالثة عن أجهزة التوجيه التقليدية.

المحول هو جهاز يعمل على المستوى الثاني/الثالث من النموذج المرجعي ISO/OSI وهو مصمم لدمج أجزاء الشبكة التي تعمل على نفس بروتوكول طبقة الارتباط/الشبكة. يقوم المحول بتوجيه حركة المرور عبر المنفذ الوحيد المطلوب للوصول إلى وجهته.

يوضح الشكل (انظر الشكل 1) تصنيف المحولات حسب إمكانيات الإدارة ووفقًا للنموذج المرجعي ISO/OSI.

الشكل 1: تصنيف المفاتيح

دعونا نلقي نظرة فاحصة على الغرض وإمكانيات كل نوع من المحولات.

التبديل غير المدارة؟ هذا جهاز مصمم لتوصيل عدة عقد لشبكة الكمبيوتر ضمن قطاع واحد أو أكثر من قطاعات الشبكة. فهو ينقل البيانات مباشرة إلى المستلم فقط، باستثناء حركة البث إلى جميع عقد الشبكة. لا يمكن للمحول غير المُدار أداء أي وظائف أخرى.

المحولات المُدارة هي أجهزة أكثر تعقيدًا تتيح لك تنفيذ مجموعة من وظائف الطبقتين الثانية والثالثة من نموذج ISO/OSI. يمكن إدارتها عبر واجهة الويب أو سطر الأوامر عبر منفذ وحدة التحكم أو عن بعد عبر SSH، بالإضافة إلى استخدام بروتوكول SNMP.

توفر المحولات القابلة للتكوين للمستخدمين القدرة على تكوين إعدادات محددة باستخدام أدوات مساعدة للإدارة البسيطة، وواجهة ويب، وواجهة سطر أوامر مبسطة، وSNMP.

تقوم محولات الطبقة الثانية بتحليل الإطارات الواردة، وتحديد إرسالها الإضافي، وإعادة توجيهها إلى الوجهات بناءً على عناوين MAC لطبقة ارتباط OSI. الميزة الرئيسية لمحولات الطبقة الثانية هي الشفافية لبروتوكولات الطبقة العليا. نظرًا لأن المحول يعمل في الطبقة الثانية، فإنه لا يحتاج إلى تحليل المعلومات من الطبقات العليا لنموذج OSI.

تقوم محولات الطبقة الثالثة بإجراء التبديل والتصفية بناءً على عناوين طبقات الارتباط (الطبقة 2) والشبكة (الطبقة 3) لنموذج OSI. تقرر هذه المفاتيح ديناميكيًا ما إذا كان سيتم تبديل (الطبقة 2) أو توجيه (الطبقة 3) حركة المرور الواردة. تقوم محولات الطبقة الثالثة بإجراء التبديل داخل مجموعة العمل والتوجيه بين شبكات فرعية مختلفة أو شبكات محلية ظاهرية (VLANs).

إذا كان ذلك ممكنا، السيطرة. هناك ثلاث فئات من المفاتيح:

• مفاتيح غير مُدارة؛
• المفاتيح المُدارة؛
• مفاتيح مخصصة.

مفاتيح غير مُدارةلا تدعم قدرات الإدارة أو تحديث البرامج.

التبديلات المدارةهي أجهزة معقدة تسمح لك بأداء مجموعة موسعة من وظائف الطبقتين الثانية والثالثة من نموذج OSI. يمكن إدارة المحولات عبر واجهة الويب، أو سطر الأوامر (CLI)، أو SNMP، أو Telnet، وما إلى ذلك.

مفاتيح مخصصةتحتل موقعا وسطا بينهما. إنها توفر للمستخدمين القدرة على تكوين معلمات شبكة معينة باستخدام أدوات مساعدة للإدارة البديهية، وواجهة ويب، وواجهة سطر أوامر مبسطة، وبروتوكول SNMP.

أدوات إدارة التبديل

تدعم معظم المحولات الحديثة وظائف الإدارة والمراقبة المختلفة. وتشمل هذه واجهة إدارة ويب سهلة الاستخدام، وواجهة سطر الأوامر (CLI)، وTelnet، وإدارة SNMP. تدعم محولات D-Link Smart Series أيضًا الإعداد الأولي وتحديثات البرامج من خلال الأداة المساعدة D-Link SmartConsole.

تسمح لك واجهة الإدارة المستندة إلى الويب بتكوين ومراقبة معلمات التبديل باستخدام أي جهاز كمبيوتر مزود بمتصفح ويب قياسي. يعد المتصفح أداة وصول عالمية ويمكنه الاتصال مباشرة بالمحول عبر HTTP.

الصفحة الرئيسيةتوفر واجهة الويب إمكانية الوصول إلى إعدادات التبديل المختلفة وتعرض جميع المعلومات الضرورية حول الجهاز. يمكن للمسؤول عرض حالة الجهاز وإحصائيات الأداء وما إلى ذلك بسرعة وإجراء الإعدادات اللازمة.

يتم الوصول إلى واجهة سطر الأوامر الخاصة بالمحول عن طريق توصيل جهاز طرفي أو كمبيوتر شخصي بمنفذ وحدة التحكم الخاص به مثبت عليه برنامج محاكاة طرفي. تعد طريقة الوصول هذه أكثر ملاءمة عند الاتصال بالمحول لأول مرة، وعندما تكون قيمة عنوان IP غير معروفة أو لم يتم تعيينها، وعندما تحتاج إلى استعادة كلمة المرور، وعند إجراء إعدادات المحول المتقدمة. يمكن أيضًا الوصول إلى واجهة سطر الأوامر عبر الشبكة باستخدام بروتوكول Telnet.

يمكن للمستخدم استخدام أي واجهة إدارة مناسبة له لتكوين المحول، لأنه مجموعة الوظائف المتاحة من خلال واجهات التحكم المختلفة هي نفسها لكل طراز محدد.

هناك طريقة أخرى لإدارة المحول وهي استخدام SNMP (بروتوكول إدارة الشبكة البسيط). بروتوكول SNMP هو بروتوكول الطبقة السابعة لنموذج OSI وهو مصمم خصيصًا لإدارة ومراقبة أجهزة الشبكة وتطبيقات الاتصالات. ويتم تحقيق ذلك من خلال تبادل معلومات التحكم بين الوكلاء الموجودين على أجهزة الشبكة والمديرين الموجودين في محطات الإدارة. تدعم محولات D-Link إصدارات SNMP 1 و2c و3.

ومن الجدير بالذكر أيضًا القدرة على تحديث برنامج المحولات (باستثناء المحولات غير المُدارة). وهذا يضمن عمر خدمة أطول للأجهزة، لأنه يسمح لك بإضافة وظائف جديدة أو إزالة الأخطاء الموجودة مع إصدار إصدارات جديدة من البرامج، مما يسهل بشكل كبير ويقلل من تكلفة استخدام الأجهزة. تقوم D-Link بتوزيع إصدارات البرامج الجديدة مجانًا. يمكن أن يتضمن ذلك أيضًا القدرة على حفظ إعدادات التبديل في حالة حدوث فشل مع الاستعادة أو النسخ المتماثل اللاحق، مما يوفر على المسؤول من أداء العمل الروتيني.

الاتصال بالتبديل

قبل أن تبدأ في تكوين المحول، يجب عليك إنشاء اتصال فعلي بينه وبين محطة العمل. هناك نوعان من الكابلات المستخدمة لإدارة المحول. النوع الأول يكون من خلال منفذ وحدة التحكم (إذا كان الجهاز مزودًا بمنفذ)، والثاني من خلال منفذ Ethernet (عبر بروتوكول Telnet أو عبر واجهة الويب). يتم استخدام منفذ وحدة التحكم للتكوين الأولي للمحول وعادةً لا يتطلب التكوين. للوصول إلى المحول عبر منفذ Ethernet، يجب عليك إدخال عنوان IP الافتراضي لواجهة الإدارة الخاصة به في متصفحك (عادة ما يكون هذا مدرجًا في دليل المستخدم).

عند الاتصال بمنفذ تبديل Ethernet النحاسي (RJ-45) للخوادم أو أجهزة التوجيه أو محطات العمل المتوافقة مع Ethernet، استخدم كابل UTP مكون من أربعة أزواج من الفئة 5 أو 5e أو 6 لشبكة Gigabit Ethernet. نظرًا لأن محولات D-Link تدعم الكشف التلقائي عن القطبية (MDI/MDIX)، فيمكنك استخدام أي نوع من الكابلات (مباشرة أو متقاطعة).

أرز. 2.1.

للاتصال بمنفذ إيثرنت نحاسي (موصل RJ-45) لمحول آخر، يمكنك أيضًا استخدام أي كابل UTP من فئة 5 و5e و6 من أربعة أزواج، بشرط أن تدعم منافذ المحول الكشف التلقائي عن القطبية. خلاف ذلك، يجب عليك استخدام كابل كروس.

أرز. 2.2.

سيساعد مؤشر LED الخاص بالمنفذ في تحديد ما إذا كان الاتصال صحيحًا. إذا أضاء مؤشر LED المقابل، فسيتم إنشاء الاتصال بين المفتاح والجهاز المتصل. إذا كان الضوء مطفأ، فقد يكون ذلك بسبب عدم تشغيل أحد الأجهزة، أو أن هناك مشكلة في محول التيار المتردد الخاص بالجهاز المتصل، أو أن هناك مشكلة في الكابل. إذا كان مؤشر LED يومض وينطفئ، فقد تكون هناك مشكلة في الاستشعار التلقائي ووضع الإرسال المزدوج/نصف الاتجاه (راجع دليل المستخدم الخاص بطراز المفتاح الخاص بك للحصول على تفاصيل حول إشارات LED).

الاتصال بوحدة تحكم Switch CLI

تم تجهيز محولات D-Link المُدارة بمنفذ وحدة التحكم. اعتمادًا على طراز المحول، قد يحتوي منفذ وحدة التحكم على موصل DB-9 أو RJ-45. باستخدام كابل وحدة التحكم المتضمن في العبوة، يتم توصيل المفتاح بالمنفذ التسلسلي للكمبيوتر. يُطلق على اتصال وحدة التحكم أحيانًا اسم "اتصال خارج النطاق." وهذا يعني أن وحدة التحكم تستخدم اتصال شبكة مختلفًا عن اتصال الشبكة العادي (لا تستخدم عرض النطاق الترددي لمنافذ Ethernet).

بعد الاتصال بمنفذ وحدة التحكم الخاص بالمحول، يجب عليك تشغيل برنامج محاكاة المحطة الطرفية VT100 على جهاز الكمبيوتر الشخصي الخاص بك (على سبيل المثال، برنامج HyperTerminal في Windows). يجب أن يقوم البرنامج بتعيين معلمات الاتصال التالية، والتي يشار إليها عادة في الوثائق الخاصة بالجهاز:

جميع المحولات المُدارة محمية ضد وصول المستخدمين غير المصرح لهم، لذا سيُطلب منك إدخال اسم المستخدم وكلمة المرور بعد تشغيل الجهاز. بشكل افتراضي، لا يتم تحديد اسم المستخدم وكلمة المرور، لذا يجب عليك الضغط على Enter مرتين. بعد ذلك، ستظهر المطالبة التالية في سطر الأوامر، على سبيل المثال DES-3528#. الآن يمكنك إدخال الأوامر.

أرز. 2.3.

المفاتيح ومبادئ التشغيل

أنواع المفاتيح والتصميم.

يُحوّل (يُحوّل, التبديلمَركَز) هو جهاز لتوصيل أجهزة الكمبيوتر بالشبكة وتنظيم الاتصالات بين الشبكات المحلية الصغيرة.

يقرر المحول ما إذا كان سيتم إعادة توجيه الحزم بناءً على رؤوس البروتوكول أم لا المستوى الثانينموذج OSI، أي بروتوكولات مثل Ethernet أو FDDI ( عن طريق عناوين MAC).

وفقًا لمبدأ معالجة الإطار، لا يختلف المفتاح عن الجسر. الفرق الرئيسي بينه وبين الجسر هو أنه نوع من معالجات الاتصالات المتعددة، لأن وكل منفذ من منافذه مزود بمعالج متخصص،الذي يعالج الإطارات باستخدام خوارزمية الجسر بغض النظر عن معالجات المنافذ الأخرى. ونتيجة لذلك، فإن الأداء الإجمالي للمحول عادة ما يكون أعلى بكثير من أداء الجسر التقليدي الذي يحتوي على وحدة معالج واحدة.

أرز. 1. محول D-Link DES-1024D (24 منفذًا)

تقوم المفاتيح، كما ذكرنا سابقًا، بمعالجة الإطارات باستخدام خوارزمية الجسر.

جوهر هذه الطريقة هو أن الجسر يبني جدول عناوين بناءً على المراقبة السلبية لحركة المرور. واستنادًا إلى عنوان الجهاز المصدر، فإنه يستخلص استنتاجات حول ما إذا كانت هذه العقدة تنتمي إلى مقطع معين من الشبكة.

الجدول 1. جدول العناوين

عنوان ماك	ميناء
0081005e24a8
…………………

بمجرد ظهور إدخال في الجدول، يستخدمه الجسر، ويتحقق من تطابق عناوين الوجهة لإطارات المعلومات الواردة معه.

في المحولات، يقوم كل منفذ بتجميع جدول العناوين الخاص به ومعالجة الإطارات بشكل مستقل عن المنافذ الأخرى.

هذه الطريقة في إنشاء جداول العناوين تجعل من المستحيل العمل في شبكات ذات بنية حلقة.

أنواع التبديل

1. أبسط أنواع المفاتيح وأكثرها شيوعًا هو "غير قابل للحكم"(غير مدارة).

تقوم المحولات غير المُدارة بتطبيق طبولوجيا الشبكة الفعلية فقط؛ حيث يمكنها إرسال الإطارات، ولكنها لا تدعم البروتوكولات التي تتطلب تكوين المحول نفسه، ولا سيما RSTP وVLAN. نظرًا لأن المحول غير مُدار، فلا يوجد شيء لتكوينه؛ فكل شيء ينفذه يعمل إما تلقائيًا (على سبيل المثال، تحديد السرعة والاتصال المتبادل) أو بمثابة آلية وقائية (على سبيل المثال، الحماية ضد عاصفة البث).

عادةً ما يتم تثبيت هذه المفاتيح لتوصيل المستخدمين، لأنها الأقل تكلفة.

2. النوع التالي من المفاتيح "المتقدمة" هو "قابل للتخصيص"(ذكي).

قد يحتوي هذا النوع بالفعل على دعم لبروتوكولات الطوبولوجيا المنطقية وبعض البروتوكولات الأخرى، مثل التوصيل والشبكة المحلية الظاهرية (VLAN).لأنه يدعم التخصيص. هذا النوع من المحولات عبارة عن رابط انتقالي بين المحولات غير المُدارة والمحولات المُدارة، ويتم استخدامه عادةً عندما تكون وظيفة المحول غير المُدار كافية وتكون وظيفة المحول المُدار زائدة عن الحاجة.

3. أذكى نوع من التبديل - "مُدار"(يمكن التحكم فيه).

وهو لا يدعم بالفعل إعداد البروتوكولات "الذكية" فحسب، بل يدعم أيضًا مراقبة المنافذ، مما يسمح، على سبيل المثال، بأخذ إحصائيات حول حركة المرور المرسلة وعدد الأخطاء لكل منفذ. هذا هو أغلى نوع من محولات الطبقة الثانية لأنه أيضًا الأكثر وظيفية.

هناك أيضا مفاتيح الطبقة 3, يمكن التحكم فيهاحسب التعريف وهي عبارة عن مزيج من المحول وجهاز التوجيه ( انظر أدناه).

تصميم المفاتيح .

من الناحية الهيكلية، تنقسم المفاتيح إلى الأنواع التالية:

1) محولات قائمة بذاتها مع عدد ثابت من المنافذ (مصممة عادةً لتنظيم مجموعات العمل الصغيرة)؛

2) المفاتيح المعيارية المعتمدة على الهيكل. لا يحتوي المحول المعياري على منافذ على الإطلاق؛ فهو مصمم لتثبيت وحدات التوسعة التي تحتوي على منافذ. غالبًا ما يكون مخصصًا للاستخدام على العمود الفقري للشبكة؛ يمكن استبدال وحدات هذه المفاتيح بسرعة، وعادةً ما يكون الهيكل مجهزًا بمصادر طاقة ومراوح زائدة عن الحاجة.

3) مفاتيح الهجين. في مثل هذه المفاتيح، يتم تثبيت بعض المنافذ وهناك فتحات التوسعة. يتم تحديد نوع المحول بناءً على الاحتياجات الحالية وخطط تطوير الشبكة؛

4) المحولات المكدسة - محولات ذات عدد ثابت من المنافذ مجمعة في مكدس (تُستخدم لإنشاء شبكات لمجموعات العمل والأقسام).

مفاتيح الطبقة 3

مفاتيح الطبقة 3(أو أجهزة توجيه LAN) هي محولات تحتوي على إمكانات توجيه الحزمة المضمنة فيها.

السمة الرئيسية لمحولات الطبقة الثالثة هي السرعة العالية لعمليات التوجيه بسبب نقلها إلى مستوى الأجهزة - مستوى LSI/ASIC.

يمكن الجمع بين وظائف التحويل والتوجيه بطريقتين: الكلاسيكية وغير القياسية. الطريقة الكلاسيكية هي عندما يتم تنفيذ التوجيه لكل حزمة تتطلب الإرسال من شبكة إلى شبكة، ويتم إجراء التبديل للحزم التي تنتمي إلى نفس الشبكة. طريقة غير قياسية للتوجيه المتسارع، عندما يتم توجيه الحزم القليلة الأولى من التدفق المستقر، ويتم تبديل كافة الحزم الأخرى من هذا التدفق.

يتم تحديد نوع التبديل بناءً على احتياجاتهم الحالية وخطط التطوير. على سبيل المثال، إذا كنت بحاجة في الوقت الحالي إلى محول مزود بمنفذ Gigabit Ethernet للزوج المجدول، ولكنك تخطط لتحويل القنوات الأساسية إلى قنوات بصرية، فيجب عليك شراء محول هجين مزود بفتحة لوحدات GBIC أو SFP، مما يسمح يمكنك ببساطة استبدال الوحدة بوحدة بصرية في المستقبل، ولكن دون تغيير المفتاح بالكامل. تعد المحولات المعيارية أكثر تنوعًا وتستخدم عادةً في الأماكن التي تتطلب أنواعًا متعددة من المنافذ. السعر الذي يجب دفعه مقابل أي تنوع هو التكلفة، لذلك يتعين عليك اختيار مفتاح بناءً على هذه المعلمة، من بين أشياء أخرى.

هناك تقنية تسمح بتزويد أجهزة الشبكة الصغيرة (مثل نقاط الوصول اللاسلكية وأجهزة التوجيه) بالطاقة عبر نفس الكابل المزدوج الملتوي الذي يربطها بالمحول. في بعض الحالات، يسمح لك ذلك بتثبيت معدات شبكة صغيرة الحجم في الأماكن الأكثر ملاءمة، ولكن لا توجد أسلاك كهربائية. لتوفير الطاقة عبر زوج ملتوي، يتم استخدام إما محولات تدعم تقنية Power Over Ethernet (PoE)، أو حاقنات طاقة متعددة المنافذ لتركيب الحامل، أو يتم استخدام حاقنات فردية لتوصيل كابل واحد. الفائدة التي لا يمكن إنكارها من هذه التقنية هي أنه إذا تم تشغيل مفتاح PoE بواسطة مصدر طاقة غير منقطع، ففي حالة انخفاض الجهد، سيتم توفير الطاقة ليس فقط لهذا المفتاح، ولكن أيضًا لجميع الأجهزة المتصلة به باستخدام تقنية PoE، مما سيزيد بشكل كبير من موثوقية الشبكات في حالة حدوث مشاكل في الطاقة.

عرض النطاق الترددي والجذوع

عرض النطاق الترددي هو معلمة تعكس عدد البتات التي يمكن إرسالها في ثانية واحدة. علاوة على ذلك، إذا نظرنا إلى سلسلة "جهاز العميل" - "الشبكة" - "جهاز العميل"، فمن أجل تحقيق الحد الأقصى من الإنتاجية، يجب أن يوفر كل رابط إنتاجية لا تقل عن ما يمكن إرساله عبر وسيط النقل (الزوج الملتوي، بخاصة). إذا كان هناك مكان ما مع إنتاجية أقل، فإن هذا المكان يسمى "عنق الزجاجة" أو ببساطة "عنق الزجاجة" ويحاولون القضاء عليه. في السابق، كان من الممكن أن تكون هذه الأماكن هي المحولات نفسها، نظرًا لأن أداء نسيج المحول الخاص بها قد يكون أقل من إجمالي إنتاجية جميع المنافذ. مما أدى إلى حقيقة أنه إذا بدأت جميع أجهزة العميل في إرسال البيانات، فلن يتمكن المحول من التعامل مع هذا التدفق وسيبدأ في إسقاط الإطارات. في المحولات الحديثة، يكون أداء نسيج التبديل مساويًا للإنتاجية الإجمالية لجميع المنافذ مضروبة في اثنين (نظرًا لأن النقل ثنائي الاتجاه هو مزدوج الاتجاه بالكامل). وفقًا لذلك، بغض النظر عن عدد الإطارات التي يتلقاها المحول، سيتم تسليمها جميعًا إلى المستلمين، ما لم يكن منفذ المستلم مزدحمًا. يُطلق على هذا النوع من المفاتيح عالية الأداء عادةً اسم "wirespeed". يمكن تمييز هذه المفاتيح إما بالتعليمات المباشرة من الشركة المصنعة لـ "wirespeed"، أو بأداء مصنع التبديل، والذي يساوي (أو أعلى) إجمالي إنتاجية جميع المنافذ مضروبًا في 2. إذا كنت تستخدم مثل هذا المحول ، فلن يكون عنق الزجاجة. من البديهي أن الأجهزة العميلة ليست عنق الزجاجة، يمكن أن يظهر عنق الزجاجة فقط بسبب التحميل الزائد على منفذ محول معين. يحدث هذا الموقف عندما تحاول عدة أجهزة عميلة إرسال دفق كبير من البيانات كجهاز واحد. بالطبع، يمر هذا التدفق عبر مصنع التبديل، لكنه لا "يدخل" القناة إلى جهاز العميل. الوضع المعاكس ممكن أيضًا - طلبت العديد من محطات العمل البيانات من خادم الملفات، لكنها لا تستطيع إرسالها بالسرعة القصوى التي يمكن لمحطات العمل استقبالها بها، نظرًا لأنها محدودة بسرعة المنفذ الذي تتصل من خلاله مفتاح. وبناء على ذلك، كلما زاد عدد محطات العمل التي تطلب البيانات في نفس الوقت، كلما كان استقبالها أبطأ. لتوسيع القناة، يتم استخدام الكابلات، وهذا هو مزيج من القنوات في "حزمة". جوهر هذه التقنية هو أن جهازي إيثرنت متصلان بواسطة عدة كابلات (أو ألياف بصرية) بحيث يكون إجمالي عرض النطاق الترددي لهذه القنوات كافيًا لتمرير دفق من الإطارات. دعونا نتذكر أن Ethernet الكلاسيكية لا تسمح بمثل هذه الحلقات، وبالتالي ظهر بروتوكول جديد، موصوف بواسطة معيار IEEE 802.1q. يتم دعم بروتوكول التوصيل على المحولات بدءًا من المستوى "المخصص" ويسمح لك بإنشاء قنوات منطقية بين أجهزة Ethernet التي سيكون إنتاجيتها مساوية لمجموع جميع القنوات المدمجة. المهم هو أن هذا التجميع مدعوم لكل من اتصالات التبديل إلى التبديل واتصالات التبديل إلى الكمبيوتر. بمعنى آخر، يمكن توصيل معدات الخادم وحتى محطات العمل باستخدام قنوات الاتصال. أين قد تكون هناك حاجة جذوع؟ لنتخيل شبكة افتراضية تحتوي على محولين يحتوي كل منهما على 16 منفذًا، وتتصل بهما محطات العمل، وتتصل المحولات نفسها عبر بروتوكول Gigabit Ethernet. ومع ذلك، 100 ميجابايت/ثانية * 16 منفذًا > 1000 ميجابايت/ثانية، على التوالي، في أوقات التحميل الأقصى (عندما تنقل جميع أجهزة الكمبيوتر البيانات إلى أجهزة كمبيوتر متصلة بمحول آخر)، سيكون عنق الزجاجة هو المنفذ الذي يربط المحولات. تم حل هذه المشكلة عن طريق توصيل منفذ Gigabit Ethernet ثاني بين المحولات وإنشاء قناة اتصال منطقية من اتصالين فعليين لـ Gigabit Ethernet. في هذه الحالة 100*16< 1000 * 2, теперь канал между двумя коммутаторами способен пропустить весь трафик и не будет являться узким местом. Аналогичным образом можно расширить логический канал до сервера, которому недостаточно пропускной способности Gigabit Ethernet. Обычно это требуется для файлового сервера.

مع ظهور بروتوكول 802.1q، أصبح من الممكن تنظيم قنوات النسخ الاحتياطي ليس فقط باستخدام بروتوكول STP، ولكن أيضًا عن طريق إنشاء قنوات اتصال من عدة قنوات. في الواقع، إذا استمرت قناة مادية واحدة على الأقل في العمل، فإن الجذع نفسه يستمر في العمل. تتمثل الاختلافات المفيدة عن STP عند حجز القنوات في عدم وجود وقت تقريبًا للتبديل إلى قناة احتياطية (في الواقع، فقط حظر القناة المعيبة) والقدرة على استخدام جميع الاتصالات المادية باستمرار (مع STP تكون محظورة وخاملة). ومع ذلك، لا ينطبق التوصيل إلا في حالة إنشاء روابط مادية احتياطية بين نفس المحولات مثل المحولات الرئيسية. إذا كنت بحاجة إلى إنشاء حلقة من المفاتيح، فإن STP فقط هو المناسب لتكرار القناة، لأنه في هذه الحالة لا يتم إنشاء الاتصالات المتكررة بين نفس الأجهزة.

يتم تقسيم المحولات إلى مُدارة وغير مُدارة (الأبسط). تسمح لك المحولات الأكثر تعقيدًا بإدارة التبديل على مستوى ارتباط البيانات (الثاني) والشبكة (الثالث) لنموذج OSI. يتم استدعاؤها عادةً وفقًا لذلك، على سبيل المثال Layer 2 Switch أو ببساطة L2 للاختصار. يمكن إدارة المحول عبر بروتوكول واجهة الويب، SNMP، RMON، إلخ. تتيح لك العديد من المحولات المُدارة أداء وظائف إضافية: شبكة VLAN وجودة الخدمة والتجميع والنسخ المتطابق. يمكن دمج المحولات المعقدة في جهاز منطقي واحد - مكدس، من أجل زيادة عدد المنافذ (على سبيل المثال، يمكنك دمج 4 محولات مع 24 منفذًا والحصول على محول منطقي مع 96 منفذًا).

جهاز التوجيه

جهاز التوجيه أو جهاز التوجيه هو كمبيوتر شبكة متخصص يحتوي على واجهتين للشبكة على الأقل ويقوم بإعادة توجيه حزم البيانات بين قطاعات الشبكة المختلفة، واتخاذ قرارات إعادة التوجيه بناءً على معلومات حول هيكل الشبكة وقواعد معينة يحددها المسؤول.

يعمل جهاز التوجيه في طبقة "شبكة" 3 أعلى من نموذج شبكة OSI مقارنة بالمحول (أو جسر الشبكة) والمحور (المحور)، اللذين يعملان في الطبقة 2 والطبقة 1 من نموذج OSI، على التوالي.

كيف يعمل جهاز التوجيه

عادةً، يستخدم جهاز التوجيه عنوان الوجهة المحدد في بيانات الحزمة ويحدد من جدول التوجيه المسار الذي يجب إرسال البيانات من خلاله. إذا لم يكن هناك مسار موصوف في جدول التوجيه لعنوان ما، فسيتم تجاهل الحزمة.

هناك طرق أخرى لتحديد مسار إعادة توجيه الحزم باستخدام، على سبيل المثال، عنوان المصدر وبروتوكولات الطبقة العليا المستخدمة والمعلومات الأخرى الموجودة في رؤوس حزم طبقة الشبكة. في كثير من الأحيان، يمكن لأجهزة التوجيه ترجمة عناوين المرسل والمستلم، وتصفية تدفق بيانات النقل بناءً على قواعد معينة لتقييد الوصول، وتشفير/فك تشفير البيانات المرسلة، وما إلى ذلك.

قناع الشبكة الفرعية

في مصطلحات شبكات TCP/IP، قناع الشبكة أو قناع الشبكة الفرعية هو قناع بت يحدد أي جزء من عنوان IP لعقدة الشبكة يشير إلى عنوان الشبكة، وأي جزء يشير إلى عنوان المضيف نفسه شبكة. للحصول على عنوان شبكة، ومعرفة عنوان IP وقناع الشبكة الفرعية، يتعين عليك تطبيق عملية اقتران البت عليهما. على سبيل المثال، في حالة وجود قناع أكثر تعقيدًا (تبدو عمليات البت في IPv6 متشابهة):

عنوان IP: 11000000 10101000 00000001 00000010 (192.168.1.2)

قناع الشبكة الفرعية: 11111111 11111111 11111111 00000000 (255.255.255.0)

عنوان الشبكة: 11000000 10101000 00000001 00000000 (192.168.1.0)

العنونة بدون فئات هي طريقة عنونة IP تسمح لك بإدارة مساحة عنوان IP بمرونة دون استخدام الإطار الصارم للعنونة ذات الفئات. يتيح لك استخدام هذه الطريقة استخدام المورد المحدود لعناوين IP بشكل اقتصادي، نظرًا لأنه من الممكن تطبيق أقنعة شبكة فرعية مختلفة على شبكات فرعية مختلفة. أقنعة الشبكة الفرعية هي أساس التوجيه بدون فئات (CIDR). في هذا الأسلوب، يتم تسجيل قناع الشبكة الفرعية مع عنوان IP بالتنسيق "عنوان IP/عدد البتات الواحدة في القناع". يشير الرقم الموجود بعد الشرطة المائلة إلى عدد 1 في قناع الشبكة الفرعية.

تعيين قناع الشبكة الفرعية

يتم تعيين القناع وفقًا للمخطط التالي (للشبكات من الفئة C)، حيث يكون عدد أجهزة الكمبيوتر في الشبكة الفرعية + 2، مقربًا إلى أقرب قوة أعلى تبلغ اثنين (هذه الصيغة صالحة لـ ≥ 254، لـ> 254 سيكون هناك تكون صيغة مختلفة).

مثال: يوجد في شبكة معينة من الفئة C 30 جهاز كمبيوتر، ويتم حساب قناع هذه الشبكة على النحو التالي:

28 - 32 = 224 (0E0h)< = >255.255.255.224 (0xFFFFFFFE0)

مشروع الشبكة المحلية الذي تم إنشاؤه في برنامج Cisco Packet Tracer:

الصورة 1

يوضح الشكل 1 البناء المنطقي لشبكة محلية تحتوي على 16 محطة عمل و3 محولات وجهازي توجيه مع وظيفة خادم DHCP ونقطتي وصول والعديد من الأجهزة الطرفية المتصلة بنقاط الوصول.

إعدادات جهاز التوجيه:

الشكل 2

الشكل 3

إعدادات التبديل:

الشكل 4

الشكل 5

الشكل 6

إعدادات نقطة الوصول:

الشكل 7

الشكل 8

خاتمة

في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، يتم تصنيع المعالجات على شكل وحدة مدمجة (أبعاد حوالي 5x5x0.3 سم)، يتم إدخالها في مقبس ZIF (AMD) أو على تصميم محمل بنابض - LGA (Intel). من ميزات موصل LGA أنه يتم نقل المسامير من علبة المعالج إلى الموصل نفسه - المقبس الموجود على اللوحة الأم. يتم تنفيذ معظم المعالجات الحديثة في شكل شريحة واحدة من أشباه الموصلات تحتوي على الملايين، ومؤخرًا حتى مليارات الترانزستورات. تستخدم المعالجات الحديثة من 1 إلى 16 وحدة تحكم ومن 4 إلى 64 وحدة تشغيل. عند الانتقال إلى الدوائر غير المتزامنة، سيكون هناك ما يبرر استخدام عدة عشرات من وحدات التحكم وعدة مئات من وحدات التشغيل. سيؤدي هذا التحول، إلى جانب الزيادة المقابلة في عدد الكتل، إلى زيادة الأداء الأقصى بأكثر من ضعفين من حيث الحجم ومتوسط ​​الأداء بأكثر من ضعف من حيث الحجم.

إلى جانب المواد التي تصف الآفاق المحتملة لإنتاج شرائح PCM متعددة الجيجابت باستخدام عملية 45 أو 32 نانومتر، قدمت ST نموذجًا أوليًا لشريحة PCM بسرعة 128 ميجابت تم تصنيعها باستخدام تقنية 90 نانومتر. تشمل مزايا ذاكرة PRAM مساحة خلية صغيرة وخصائص كهربائية جيدة وموثوقية عالية.

في السنوات العشر إلى العشرين القادمة، من المرجح أن يتغير الجزء المادي من المعالجات نظرًا لحقيقة أن العملية التكنولوجية تصل إلى الحدود المادية للإنتاج. ربما سيكون:

أجهزة الكمبيوتر الضوئية - حيث تتم معالجة تيارات الضوء (الفوتونات، وليس الإلكترونات) بدلاً من الإشارات الكهربائية.

أجهزة الكمبيوتر الكمومية، التي يعتمد تشغيلها بالكامل على التأثيرات الكمومية. يجري العمل حاليًا لإنشاء إصدارات صالحة للعمل من المعالجات الكمومية.

أجهزة الكمبيوتر الجزيئية هي أنظمة حاسوبية تستخدم القدرات الحاسوبية للجزيئات (الجزيئات العضوية بشكل أساسي). تستخدم أجهزة الكمبيوتر الجزيئية فكرة القوة الحسابية لترتيب الذرات في الفضاء.

أقراص الحالة الصلبة

محرك الحالة الصلبة (بالإنجليزية SSD، محرك الحالة الصلبة) هو جهاز تخزين غير ميكانيكي للكمبيوتر يعتمد على شرائح الذاكرة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي SSD على وحدة تحكم تحكم.

هناك نوعان من محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة: محركات أقراص SSD تعتمد على ذاكرة مشابهة لذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر، ومحركات أقراص SSD تعتمد على ذاكرة فلاش.

حاليًا، تُستخدم محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة في الأجهزة المدمجة: أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الاتصال والهواتف الذكية، ولكن يمكن استخدامها أيضًا في أجهزة الكمبيوتر المكتبية لزيادة الإنتاجية. لقد تحولت بعض الشركات المصنعة المعروفة إلى إنتاج محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة بشكل كامل، على سبيل المثال، باعت شركة Samsung أعمالها الخاصة بالأقراص الصلبة لشركة Seagate. هناك أيضًا ما يسمى بمحركات الأقراص الصلبة الهجينة، والتي ظهرت، من بين أمور أخرى، بسبب التكلفة الحالية المرتفعة نسبيًا لمحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة. تجمع هذه الأجهزة في جهاز واحد محرك الأقراص الثابتة (HDD) ومحرك الأقراص الصلبة الصغير نسبيًا كذاكرة تخزين مؤقت (لزيادة الأداء وعمر الخدمة للجهاز، وتقليل استهلاك الطاقة).

يعتبر المحول غير المُدار مناسبًا لبناء شبكة منزلية أو مكتبية صغيرة. اختلافه عن الآخرين هو الإصدار "المعبأ". أي أنه بعد الشراء يكفي إعداد اتصال بخادم الموفر ويمكنك توزيع الإنترنت.

عند العمل مع مثل هذا التبديل، تجدر الإشارة إلى أن التأخير على المدى القصير ممكن عند استخدام أجهزة الاستدعاء الصوتي (Skype، Vo-IP) واستحالة توزيع عرض قناة الإنترنت. أي أنه عند تشغيل برنامج Torrent على أحد أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة، فإنه سيستهلك النطاق الترددي الكامل للقناة تقريبًا، وستستخدم باقي أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة النطاق الترددي المتبقي.

يعد المحول المُدار هو الحل الأفضل لبناء شبكة في المكاتب ونوادي الكمبيوتر. يُباع هذا النوع بشكل قياسي وبإعدادات قياسية.

لتكوين مثل هذا المفتاح، سيتعين عليك العمل بجد - حيث يمكن لعدد كبير من الإعدادات أن تجعل رأسك يدور، ولكن مع النهج الصحيح سيحقق نتائج رائعة. الميزة الرئيسية هي توزيع عرض القناة وتعديل إنتاجية كل منفذ. لنأخذ على سبيل المثال قناة إنترنت بسرعة 50 ميجابت في الثانية و5 أجهزة كمبيوتر على الشبكة وجهاز استقبال IP-TV وATC. يمكننا أن نفعل عدة خيارات، ولكنني سأفكر في خيار واحد فقط.

التالي - فقط خيالك وتفكيرك خارج الصندوق. في المجمل لدينا قناة كبيرة نسبيًا. لماذا نسبيا؟ سوف تتعلم هذه المعلومات بشكل أكبر إذا بحثت بعناية في الجوهر. لقد نسيت أن أوضح - أقوم بتجميع شبكة لمكتب صغير. يتم استخدام IP-TV للتلفزيون في غرفة الانتظار، وأجهزة الكمبيوتر - للعمل مع البريد الإلكتروني، ونقل المستندات، وتصفح مواقع الويب، وATC - لتوصيل الهواتف الأرضية بالخط الرئيسي لتلقي المكالمات من Skype وQIP والهواتف المحمولة وما إلى ذلك.

المحول المُدار هو تعديل للمحول العادي غير المُدار.

بالإضافة إلى شريحة ASIC، فهي تحتوي على معالج دقيق قادر على إجراء عمليات إضافية على الإطارات، مثل التصفية والتعديل وتحديد الأولويات، بالإضافة إلى إجراءات أخرى لا تتعلق بإعادة توجيه الإطار. على سبيل المثال، توفير واجهة مستخدم.

من الناحية العملية، تكمن الاختلافات بين المحولات المُدارة وغير المُدارة، أولاً، في قائمة المعايير المدعومة - إذا كان المحول العادي غير المُدار يدعم فقط معيار Ethernet (IEEE 802.3) بأصنافه المختلفة، فإن المحولات المُدارة تدعم قائمة أوسع بكثير المعايير: 802.1Q 802.1X، 802.1AE، 802.3ad (802.1AX) وما إلى ذلك، والتي تتطلب التكوين والإدارة.

هناك نوع آخر - مفاتيح ذكية.

كان ظهور المفاتيح الذكية بسبب خطوة تسويقية - حيث تدعم الأجهزة عددًا أقل بكثير من الوظائف مقارنة بإخوانها الأكبر سناً، ولكنها مع ذلك يمكن التحكم فيها.

ومن أجل عدم إرباك المستهلكين أو تضليلهم، تم إنتاج النماذج الأولى مع تسمية ذكية أو مُدارة عبر الويب.

قدمت هذه الأجهزة الوظائف الأساسية للمحولات المُدارة بسعر أقل بكثير - تنظيم شبكة محلية ظاهرية (VLAN)، وتمكين المنافذ وتعطيلها إداريًا، والتصفية حسب عنوان MAC أو تحديد السرعة. تقليديًا، كانت الطريقة الوحيدة للإدارة هي واجهة الويب، لذلك تم تعيين اسم إدارة الويب بشكل ثابت للمفاتيح الذكية.

يقوم المحول بتخزين جدول التبديل في الذاكرة الترابطية، والذي يشير إلى تطابق عنوان MAC المضيف مع منفذ التبديل. عند تشغيل المفتاح، يكون هذا الجدول فارغًا، ويبدأ العمل في وضع التعلم. في هذا الوضع، يتم نقل البيانات الواردة على أي منفذ إلى جميع المنافذ الأخرى للمحول. في هذه الحالة، يقوم المحول بتحليل الإطارات، وبعد تحديد عنوان MAC الخاص بالمضيف المرسل، يقوم بإدخاله في الجدول.

بعد ذلك، إذا تلقى أحد منافذ التبديل إطارًا مخصصًا للمضيف الذي يوجد عنوان MAC الخاص به بالفعل في الجدول، فسيتم إرسال هذا الإطار فقط من خلال المنفذ المحدد في الجدول. إذا كان عنوان MAC الخاص بالمضيف الوجهة غير مرتبط بأي منفذ على المحول، فسيتم إرسال الإطار إلى جميع المنافذ.

مع مرور الوقت، يقوم المحول بإنشاء جدول كامل لجميع منافذه، ونتيجة لذلك، يتم ترجمة حركة المرور.

تجدر الإشارة إلى زمن الوصول المنخفض (التأخير) وسرعة إعادة التوجيه العالية على كل منفذ واجهة.

طرق التبديل في التبديل.

هناك ثلاث طرق للتبديل. كل واحد منهم عبارة عن مجموعة من المعلمات مثل وقت انتظار المحول لاتخاذ القرار (زمن الوصول) وموثوقية الإرسال.

مع تخزين وسيط (مخزن وأمام).

"قطع طريق".

"خالية من الأجزاء" أو هجينة.

مع تخزين وسيط (مخزن وأمام). يقرأ المحول جميع المعلومات الواردة في الإطار، ويتحقق من الأخطاء، ويحدد منفذ التبديل، ثم يرسل الإطار الذي تم التحقق منه إليه.

"قطع طريق". يقرأ المحول عنوان الوجهة فقط في الإطار ثم يقوم بإجراء التبديل. يقلل هذا الوضع من تأخيرات الإرسال، لكنه لا يحتوي على طريقة للكشف عن الأخطاء.

"خالية من الأجزاء" أو هجينة. هذا الوضع هو تعديل للوضع "الشامل". يتم الإرسال بعد تصفية أجزاء التصادم (تتم معالجة الإطارات بحجم 64 بايت باستخدام تقنية التخزين وإعادة التوجيه، والباقي باستخدام تقنية القطع). تتم إضافة زمن انتقال "قرار التبديل" إلى الوقت الذي يستغرقه الإطار للدخول والخروج من منفذ التبديل ويحددان معًا زمن الوصول الإجمالي للتبديل.

تبديل خصائص الأداء.

الخصائص الرئيسية للمحول الذي يقيس أدائه هي:

• - سرعة الترشيح.
• - سرعة التوجيه (إعادة التوجيه)؛
• - الإنتاجية؛
• - تأخير إرسال الإطار.

بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من خصائص المحول التي لها التأثير الأكبر على مواصفات الأداء هذه. وتشمل هذه:

• - حجم المخزن المؤقت (المخزن المؤقت) للإطار؛
• - أداء الحافلة الداخلية؛
• - أداء المعالج أو المعالجات؛
• - حجم جدول العناوين الداخلي.

تعد تصفية الإطار وسرعة إعادة التوجيه من خصائص الأداء الرئيسية للمحول. تعتبر هذه الخصائص مؤشرات متكاملة، ولا تعتمد على كيفية تنفيذ التبديل تقنيًا.

يحدد معدل التصفية السرعة التي يقوم بها المحول بخطوات معالجة الإطار التالية:

• - استقبال الإطار في المخزن المؤقت الخاص بك؛
• - تدمير الإطار، حيث أن منفذ الوجهة يتزامن مع المنفذ المصدر.

يحدد معدل إعادة التوجيه السرعة التي يقوم بها المحول بخطوات معالجة الإطار التالية:

• - استقبال الإطار في المخزن المؤقت الخاص بك؛
• - عرض جدول العناوين للعثور على المنفذ الخاص بعنوان وجهة الإطار؛
• - نقل الإطار إلى الشبكة من خلال منفذ الوجهة الموجود في جدول العناوين.

عادةً ما يتم قياس سرعة التصفية وسرعة إعادة التوجيه بالإطارات في الثانية.

إذا كانت خصائص المحول لا تحدد البروتوكول وحجم الإطار الذي يتم توفيره لسرعات التصفية وإعادة التوجيه، فمن المفترض افتراضيًا أن يتم إعطاء هذه المؤشرات لبروتوكول Ethernet والإطارات بطول 64 بايت (بدون مقدمة)، مع حقل بيانات 46 بايت.

يتم تفسير استخدام الإطارات ذات الطول الأدنى كمؤشر رئيسي لسرعة المحول من خلال حقيقة أن هذه الإطارات تخلق دائمًا وضع التشغيل الأكثر صعوبة للمحول مقارنة بإطارات التنسيقات الأخرى ذات الإنتاجية المتساوية لبيانات المستخدم المنقولة.

لذلك، عند اختبار المحول، يتم استخدام وضع الحد الأدنى لطول الإطار باعتباره الاختبار الأكثر صعوبة، والذي يجب أن يتحقق من قدرة المحول على العمل في ظل أسوأ مجموعة من معلمات حركة المرور الخاصة به.

بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للحزم ذات الحد الأدنى من الطول، تكون لسرعات التصفية وإعادة التوجيه قيمة قصوى، وهو أمر ليس له أهمية كبيرة عند الإعلان عن المحول.

يتم قياس إنتاجية المحول بمقدار بيانات المستخدم المرسلة لكل وحدة زمنية عبر منافذه.

نظرًا لأن المحول يعمل على مستوى ارتباط البيانات، فإن بيانات المستخدم الخاصة به هي البيانات التي يتم نقلها إلى مجال البيانات لإطارات بروتوكول طبقة ارتباط البيانات - Ethernet، وToken Ring، وFDDI، وما إلى ذلك.

يتم دائمًا تحقيق الحد الأقصى لقيمة إنتاجية المحول على الإطارات ذات الطول الأقصى، لأنه في هذه الحالة تكون حصة التكاليف العامة لمعلومات خدمة الإطار أقل بكثير من الإطارات ذات الطول الأدنى، والوقت الذي ينفذ فيه المحول عمليات معالجة الإطار لكل إطار بايت من معلومات المستخدم أقل بكثير.

يتم توضيح اعتماد إنتاجية المحول على حجم الإطارات المرسلة جيدًا من خلال مثال بروتوكول Ethernet، والذي، عند إرسال إطارات ذات طول أدنى، تبلغ سرعة الإرسال 14880 إطارًا في الثانية ومعدل نقل يبلغ 5.48 ميجا بايت / ثانية يتم تحقيقه، وعند إرسال الإطارات ذات الطول الأقصى، يتم تحقيق سرعة إرسال تبلغ 812 إطارًا في الثانية ومعدل نقل يبلغ 9.74 ميجا بايت / ثانية.

تنخفض الإنتاجية تقريبًا مرتين عند التبديل إلى الإطارات ذات الطول الأدنى، وهذا لا يأخذ في الاعتبار فقدان الوقت لمعالجة الإطارات بواسطة المحول.

يتم قياس زمن انتقال إرسال الإطار بالوقت المنقضي من لحظة وصول البايت الأول من الإطار إلى منفذ الإدخال للمحول حتى لحظة ظهور هذا البايت في منفذ الإخراج للمحول.

يتكون زمن الوصول من الوقت المستغرق في تخزين بايتات الإطار مؤقتًا، بالإضافة إلى الوقت المستغرق في معالجة الإطار بواسطة المحول - البحث في جدول العناوين، واتخاذ قرارات التصفية أو إعادة التوجيه، والوصول إلى بيئة منفذ الخروج. يعتمد مقدار التأخير الذي يقدمه المفتاح على وضع التشغيل الخاص به. إذا تم التبديل "أثناء التنقل"، فإن التأخيرات عادة ما تكون صغيرة وتتراوح من 10 إلى 40 ميكروثانية، ومع التخزين المؤقت للإطار الكامل - من 50 إلى 200 ميكروثانية (للإطارات ذات الطول الأدنى). المحول هو جهاز متعدد المنافذ، لذلك من المعتاد توفير جميع الخصائص المذكورة أعلاه (باستثناء تأخير إرسال الإطار) في نسختين:

• - الخيار الأول هو الأداء الكلي للمحول مع النقل المتزامن لحركة المرور على جميع منافذه؛
• - الخيار الثاني هو الأداء المقدم لكل منفذ.

نظرًا لأنه عندما يتم نقل حركة المرور في وقت واحد عبر عدة منافذ، يوجد عدد كبير من خيارات حركة المرور، تختلف في حجم الإطارات في التدفق، وتوزيع متوسط ​​كثافة تدفقات الإطار بين منافذ الوجهة، ومعاملات الاختلاف في كثافة تدفقات الإطار، وما إلى ذلك، وما إلى ذلك.

وبعد ذلك، عند مقارنة المحولات حسب الأداء، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار متغير الحركة الذي يتم الحصول على بيانات الأداء المنشورة له. قامت بعض المختبرات التي تقوم باختبار معدات الاتصالات باستمرار بتطوير أوصاف تفصيلية لشروط اختبار المحولات واستخدامها في ممارستها، لكن هذه الاختبارات لم تصبح شائعة بعد في الصناعة. من الناحية المثالية، ينقل المحول المثبت على الشبكة الإطارات بين العقد المتصلة بمنافذها بالمعدل الذي تولد به العقد هذه الإطارات، دون تقديم تأخيرات إضافية أو فقدان إطار واحد.

في الممارسة العملية، يقدم المحول دائمًا بعض التأخير عند إرسال الإطارات، وقد يفقد أيضًا بعض الإطارات، أي لا يقوم بتسليمها إلى المستلمين. نظرًا للاختلافات في التنظيم الداخلي لنماذج المحولات المختلفة، فمن الصعب التنبؤ بكيفية قيام محول معين بإرسال الإطارات لأي نمط حركة مرور معين. لا يزال المعيار الأفضل هو ممارسة وضع محول في شبكة حقيقية وقياس التأخير الذي يحدثه وعدد الإطارات المفقودة. يتم ضمان الأداء العام للمحول من خلال الأداء العالي بما فيه الكفاية لكل عنصر من عناصره الفردية - معالج المنفذ، ومصفوفة التبديل، ووحدات توصيل الناقل المشترك، وما إلى ذلك.

بغض النظر عن التنظيم الداخلي للمحول وكيفية توصيل عملياته، فمن الممكن تحديد متطلبات أداء بسيطة إلى حد ما لعناصره الضرورية لدعم مصفوفة حركة مرور معينة. نظرًا لأن الشركات المصنعة للمحولات تسعى جاهدة لجعل أجهزتها سريعة قدر الإمكان، فإن الأداء الداخلي الإجمالي للمحول غالبًا ما يتجاوز بهامش معين متوسط ​​مقدار حركة المرور التي يمكن إرسالها إلى منافذ المحول وفقًا لبروتوكولاتها.

يُسمى هذا النوع من المحولات بعدم الحظر، أي يتم إرسال أي نوع من حركة المرور دون تقليل شدتها. بالإضافة إلى إنتاجية العناصر الفردية للمحول، مثل معالجات المنافذ أو الناقل المشترك، يتأثر أداء المحول بمعلمات مثل حجم جدول العناوين وحجم المخزن المؤقت العام أو المخازن المؤقتة للمنافذ الفردية.

يؤثر حجم جدول العناوين على السعة القصوى لجدول العناوين ويحدد الحد الأقصى لعدد عناوين MAC التي يمكن للمحول التعامل معها في وقت واحد.

نظرًا لأن المحولات تستخدم في أغلب الأحيان وحدة معالجة مخصصة لتنفيذ العمليات على كل منفذ بذاكرتها الخاصة لتخزين مثيل جدول العناوين، فإن حجم جدول العناوين للمحولات يُعطى عادةً لكل منفذ.

لا تحتوي مثيلات جدول العناوين لوحدات المعالج المختلفة بالضرورة على نفس معلومات العنوان - على الأرجح لن يكون هناك العديد من العناوين المكررة، إلا إذا كان توزيع حركة المرور على كل منفذ متساويًا تمامًا بين المنافذ الأخرى. يقوم كل منفذ بتخزين مجموعات العناوين التي استخدمها مؤخرًا فقط. يعتمد الحد الأقصى لعدد عناوين MAC التي يمكن لمعالج المنفذ تذكرها على تطبيق المحول. تدعم محولات مجموعة العمل عادةً عددًا قليلاً من العناوين لكل منفذ لأنها مصممة لتكوين شرائح صغيرة. يجب أن تدعم محولات الأقسام عدة مئات من العناوين، كما يجب أن تدعم محولات الشبكة الأساسية ما يصل إلى عدة آلاف، عادةً ما يتراوح بين 4000 إلى 8000 عنوان. يمكن أن تؤدي سعة جدول العناوين غير الكافية إلى إبطاء المحول وانسداد الشبكة بسبب حركة المرور الزائدة. إذا كان جدول عناوين معالج المنفذ ممتلئًا تمامًا، وواجه عنوان مصدر جديدًا في حزمة واردة، فيجب عليه حذف أي عنوان قديم من الجدول ووضع عنوان جديد في مكانه. ستستغرق هذه العملية نفسها بعضًا من وقت المعالج، ولكن سيتم ملاحظة فقدان الأداء الرئيسي عند وصول إطار بعنوان الوجهة الذي يجب إزالته من جدول العناوين.

نظرًا لأن عنوان وجهة الإطار غير معروف، فيجب على المحول إعادة توجيه الإطار إلى كافة المنافذ الأخرى. ستؤدي هذه العملية إلى إنشاء عمل غير ضروري للعديد من معالجات المنافذ، بالإضافة إلى ذلك، ستنتهي نسخ هذا الإطار في قطاعات الشبكة حيث تكون غير ضرورية على الإطلاق. تقوم بعض الشركات المصنعة للمحولات بحل هذه المشكلة عن طريق تغيير خوارزمية التعامل مع الإطارات ذات عنوان وجهة غير معروف. يتم تكوين أحد منافذ التبديل كمنفذ قناة اتصال، حيث يتم إرسال كافة الإطارات ذات العنوان غير المعروف افتراضيًا.

هناك حاجة إلى ذاكرة المخزن المؤقت الداخلية للمحول لتخزين إطارات البيانات مؤقتًا في الحالات التي لا يمكن فيها نقلها على الفور إلى منفذ الإخراج. تم تصميم المخزن المؤقت لتخفيف الاندفاعات المرورية قصيرة المدى.

بعد كل شيء، حتى لو كانت حركة المرور متوازنة جيدًا وكان أداء معالجات المنافذ، بالإضافة إلى عناصر المعالجة الأخرى للمحول، كافيًا لنقل متوسط ​​قيم حركة المرور، فإن هذا لا يضمن أن أدائها سيكون كافيًا لذروة كبيرة جدًا الأحمال. على سبيل المثال، يمكن أن تصل حركة المرور في وقت واحد إلى جميع مدخلات المحول خلال بضع عشرات من المللي ثانية، مما يمنعها من إرسال الإطارات المستلمة إلى منافذ الإخراج. لمنع فقدان الإطار عندما يتم تجاوز متوسط ​​​​كثافة حركة المرور بشكل متكرر لفترة قصيرة (وبالنسبة للشبكات المحلية، غالبًا ما توجد قيم معامل تموج حركة المرور في حدود 50-100)، فإن الوسيلة الوحيدة هي مخزن مؤقت كبير الحجم. كما هو الحال مع جداول العناوين، تحتوي كل وحدة معالج منفذ عادةً على ذاكرة مؤقتة خاصة بها لتخزين الإطارات. كلما زاد حجم هذه الذاكرة، قل احتمال فقدان الإطارات بسبب التحميل الزائد، على الرغم من أنه إذا كان متوسط ​​قيم حركة المرور غير متوازن، فسوف يفيض المخزن المؤقت عاجلاً أم آجلاً.

عادةً، تحتوي المحولات المصممة للعمل في الأجزاء المهمة من الشبكة على ذاكرة مؤقتة تصل إلى عشرات أو مئات الكيلوبايتات لكل منفذ.

من الجيد أن يكون من الممكن إعادة توزيع هذه الذاكرة العازلة بين عدة منافذ، حيث من غير المرجح أن يكون هناك تحميل زائد متزامن على عدة منافذ. يمكن أن تكون وسيلة الحماية الإضافية عبارة عن مخزن مؤقت مشترك لجميع المنافذ في وحدة إدارة المحول. عادةً ما تبلغ سعة هذا المخزن المؤقت عدة ميغابايت.