Ingeniería Systems: Conmutación por método de corte y Almacenamiento en búfer de memoria en switches - CCNA1 V5

1. Conmutación por método de corte

En este tipo de conmutación, el switch actúa sobre los datos apenas los recibe, incluso si la transmisión aún no se ha completado. El switch recopila en el búfer sólo la información suficiente de la trama como para leer la dirección MAC de destino y así determinar a qué puerto debe reenviar los datos. La dirección MAC de destino se encuentra en los primeros 6 bytes de la trama después del preámbulo. El switch busca la dirección MAC de destino en su tabla de conmutación, determina el puerto de la interfaz de salida y reenvía la trama a su destino mediante el puerto de switch designado. El switch no lleva a cabo ninguna verificación de errores en la trama. Dado que el switch no tiene que esperar que la trama se almacene de manera completa en el búfer y que no realiza ninguna verificación de errores, la conmutación por método de corte es más rápida que la de almacenamiento y envío. No obstante, al no llevar a cabo ninguna verificación de errores, el switch reenvía tramas dañadas a través de la red. Las tramas dañadas consumen ancho de banda mientras se reenvían. Al final, la NIC de destino descarta las tramas dañadas.

A continuación, se presentan dos variantes de la conmutación por método de corte:

Conmutación por envío rápido: este tipo de conmutación ofrece el nivel más bajo de latencia. La conmutación por envío rápido reenvía el paquete inmediatamente después de leer la dirección de destino. Como la conmutación por envío rápido comienza a reenviar el paquete antes de haberlo recibido en forma completa, es probable que a veces los paquetes se entreguen con errores. Esto ocurre con poca frecuencia y el adaptador de red de destino descarta los paquetes defectuosos en el momento de su recepción. En el modo de envío rápido, la latencia se mide desde el primer bit recibido hasta el primer bit transmitido. La conmutación por envío rápido es el típico método de corte.
Conmutación libre de fragmentos: en este método, el switch almacena los primeros 64 bytes de la trama antes de hacer el reenvío. Este tipo de conmutación se puede definir como un punto intermedio entre la conmutación por almacenamiento y envío y la conmutación por método de corte.

El motivo por el cual la conmutación libre de fragmentos almacena sólo los primeros 64 bytes de la trama es que la mayoría de los errores y las colisiones de la red se producen en esos primeros 64 bytes. El método de conmutación libre de fragmentos intenta mejorar la conmutación por envío rápido mediante una pequeña verificación de errores en los primeros 64 bytes de la trama, a fin de asegurar que no se hayan producido colisiones antes de reenviar la trama. La conmutación libre de fragmentos es un punto intermedio entre el alto nivel de latencia y la gran integridad que ofrece la conmutación por almacenamiento y envío, y el bajo nivel de latencia y la integridad reducida que brinda la conmutación por envío rápido.

En la ilustración, se muestra un ejemplo de conmutación por método de corte.

Algunos switches se configuran para realizar una conmutación por método de corte por puerto hasta llegar a un umbral de error definido por el usuario y luego cambian la conmutación al modo de almacenamiento y envío. Si el índice de error está por debajo del umbral, el puerto vuelve automáticamente a la conmutación por método de corte.

2. Almacenamiento en búfer de memoria en switches

Según lo analizado, un switch examina parte de un paquete, o su totalidad, antes de reenviarlo al host de destino. Un switch Ethernet puede usar una técnica de bufferes para almacenar tramas antes de enviarlas. El almacenamiento en buffers también puede utilizarse cuando el puerto de destino está ocupado debido a una congestión. El switch almacena la trama hasta el momento en que pueda transmitirse.

Como se muestra en la ilustración, existen dos métodos de almacenamiento en búfer de memoria: el método basado en puerto y el de memoria compartida.

Búfer de memoria basada en puerto

En el búfer de memoria basado en puerto, las tramas se almacenan en colas conectadas a puertos de entrada y de salida específicos. Una trama se transmite al puerto de salida una vez que todas las tramas que están delante de ella en la cola se hayan transmitido con éxito. Es posible que una sola trama retarde la transmisión de todas las tramas almacenadas en la memoria debido al tráfico del puerto de destino. Este retraso se produce aunque las demás tramas puedan transmitirse a puertos de destino abiertos.

Almacenamiento en búfer de memoria compartida

El búfer de memoria compartida deposita todas las tramas en un búfer de memoria común que comparten todos los puertos del switch. La cantidad de memoria de búfer que requiere un puerto se asigna de forma dinámica. Las tramas en el búfer se vinculan de forma dinámica al puerto de destino. Esto permite que se pueda recibir el paquete por un puerto y se pueda transmitir por otro puerto, sin tener que colocarlo en otra cola.

El switch conserva un mapa de enlaces de trama a puerto que indica dónde debe transmitirse el paquete. El enlace del mapa se elimina una vez que la trama se ha transmitido con éxito. La cantidad de tramas almacenadas en el búfer se encuentra limitada por el tamaño del búfer de memoria en su totalidad y no se limita a un solo búfer de puerto. Esto permite la transmisión de tramas más amplias y que se descarte una menor cantidad de ellas. Esto es muy importante para la conmutación asimétrica.

La conmutación asimétrica permite diferentes velocidades de datos en diferentes puertos. Esto permite que se dedique más ancho de banda a ciertos puertos, como un puerto conectado a un servidor.