Ethernet Switch
V souvislosti s Ethernetem se dnes stále častěji hovoří o technice přepojování (ang. switching), a o zařízeních nazývaných „Ethernet switches". Již méně se ale mezi odbornou veřejností ví, co vlastně „přepojovaný Ethernet" je, a jaké jsou výhody a nevýhody této technologie. Zkusme si to naznačit.
Základním předpokladem, ze kterého vycházeli autoři klasického Ethernetu, byla existence jediného přenosového média (typicky koaxiálního kabelu), který je k dispozici všem uzlům dohromady. Všichni tedy dohromady sdílí přenosovou kapacitu tohoto spoje, danou obvyklou přenosovou rychlostí 10 Mbitů za sekundu. Teď si ale představme ty důsledky - když budou spolu komunikovat dva uzly, připojené k témuž „kusu" přenosového média, bude jejich vzájemná komunikace blokovat, resp. omezovat případnou komunikaci jiných dvou uzlů, či obecně kterýchkoli jiných uzlů. Pokud bychom to maximálně zjednodušili a „rozložili v čase", každá z n souběžně komunikujících dvojic bude mít k dispozici pouze n-tou část společné přenosové kapacity, odpovídající jedné n-tině přenosové rychlosti 10 Mbitů za sekundu.
Nyní si představme síť, ve které je jeden server a několik pracovních stanic, přičemž všechny tyto uzly jsou připojeny k jedinému kabelovému segmentu. Pokud budou jednotlivé pracovní stanice komunikovat výlučně se serverem a nikoli mezi sebou, nebude jim sdílený charakter Ethernetu prakticky nijak vadit - server je stejně jenom jeden, a v každém okamžiku komunikuje vždy jen s jednou pracovní stanicí.
Teď si naopak představme síť, která si skutečně zaslouží přívlastek „peer-to-peer" - tedy síť, ve které více uzlů vystupuje v roli serverů, a kde by mohla probíhat souběžná komunikace více dvojic uzlů mezi sebou. Zde náhle začíná sdílený charakter klasického Ethernetu vadit - jednotlivé dvojice by mohly komunikovat mezi sebou nezávisle na ostatních, ale ve skutečnosti se všechny „perou" o jedno společné přenosové médium (dělí o jednu společnou přenosovou kapacitu).
Jednou z možností, jak tento problém řešit, je rozdělit původní jednolitý segment přenosového média na vhodné dílčí segmenty a ty spojit prostřednictvím mostu (bridge, viz minule). Most totiž dokáže rozpoznat, zda určitý datový rámec musí předat z jednoho segmentu do druhého, aby se dostal ke svému příjemci, nebo zda tak učinit nemusí (protože příjemce se nachází ve stejném segmentu sítě, ze které rámec přichází). Most tedy dokáže efektivně „odfiltrovat" taková data, která by se do určitého segmentu dostávala zbytečně, a zde by bez užitku spotřebovávala vzácnou přenosovou kapacitu. Pokud bychom v námi uvažované peer-to-peer síti dosáhli ideálního stavu, při kterém by každá vzájemně komunikující dvojice byla připojena k samostatnému dílčímu segmentu, a ten byl od ostatních dílčích segmentů oddělen mostem, měli bychom vyhráno - každá z těchto dvojic by měla k dispozici a jen a jen pro sebe celou přenosovou kapacitu, danou přenosovou rychlostí 10 Mbitů za sekundu (zatímco bez použití mostů by všechny dvojice měly oněch 10 Mbitů dohromady).
Potíž je ale v tom, že takovéhoto optimálního stavu v praxi těžko dosáhneme - například jen proto, že vzájemně komunikující dvojice se mohou konstituovat dynamicky, a stejně tak dynamicky zanikat, ale jednotlivé uzly není možné fyzicky přenášet a připojovat k různým kabelovým segmentům. Co ale možné je, a co se také v praxi dělá, je „rozsekat" původně jediný kabelový segment na co možná největší počet co možná nejmenších dílčích segmentů, a ty všechny připojit k jedinému vícevstupovému přepojovacímu prvku. Původně lineární řetězec dílčích segmentů, oddělených příslušným počtem mostů, se tak nahradí zapojením do hvězdy, v jejímž středu bude zmíněný centrální přepojovací prvek. Optimální situace by zde byla ta, při které by v každém paprskovitě zapojeném segmentu byl právě jeden uzel. Pokud by se rozhodl komunikovat s jiným uzlem, připojeným k jinému dílčímu segmentu, centrální prvek by mohl předávat datové rámce jen mezi oběma zúčastněnými segmenty, a naopak by je nepřenášel do ostatních dílčích segmentů.
Celkový efekt by tedy byl opět ten, že každá komunikující dvojice by měla jen a jen pro sebe celých 10 Mbitů za sekundu, o které by se nemusela dělit s jinými dvojicemi. Navíc by se jednotlivé dvojice mohly utvářet a zanikat dynamicky, až na základě skutečné potřeby, bez nutnosti fyzického přepojování jednotlivých uzlů.
Už tušíte, v čem je podstata přepojovaného Ethernetu? A proč se centrálnímu přepojovacímu prvku říká Ethernetová ústředna (Ethernet switch)?