Bridge, Switch

Mosty (bridge) a přepínače (switch) jsou síťová zařízení pracující na linkové vrstvě, která mají za úkol zpracovávat chyby při přenosu a poskytovat fyzické adresovací možnosti. Na základě analýzy jednotlivých příchozích rámců rozhodují o jejich další cestě.

Propojení opakovači na fyzické vrstvě je relativně laciné, ale vzhledem ke sdílené přenosové kapacitě není vždy dostačující. V současnosti je v počítačových sítích důraz kladen na co největší přenosovou kapacitu připadající na každý uzel. V případě, že by každá komunikující dvojice uzlů využívala veškerou dostupnou kapacitu, jednalo by se o tzv. vyhrazenou přenosovou kapacitu.
V praxi nejčastěji dochází ke kombinaci kapacity sdílené a vyhrazené. Nejvytíženějším uzlům je vyhrazen co největší podíl dostupné přenosové kapacity a méně vytíženým menší podíl na sdílené bázi.
Mosty a přepínače umožňují přecházet od sdílené přenosové kapacity ke kapacitě vyhrazené.

Hlavním rozdílem mezi opakovači a mosty a přepínači je v rozpoznání adresy odesilatele a příjemce dat, na základě kterého již nejsou data přeposílána zbytečně do všech okolních segmentů. Adresy jsou na úrovni linkové vrstvy patrné, jelikož již nedochází k přenosu jednotlivých bitů, ale datových rámců (frames).

Rozlišujeme:

  • filtering - rámec není předán dál, zůstává v lokálním segmentu, kde byl vytvořen,
  • forwarding - konkrétní rámec je cíleně předán do určitého segmentu.

Filtering a forwarding (zdroj: [6])

Ke každému portu přepínače nebo mostu lze připojit uzel nebo celý sdílený segment (celou kolizní doménu). Na rozdíl od opakovačů na fyzické vrstvě, přepínače a mosty na vrstvě linkové nepřenáší dál kolize, ale zastavují je.

Propojením několika segmentů nebo uzlů vzniká celek na bezprostředně vyšší vrstvě - síť (network).

Rozdíl mezi mosty a přepínači spočívá v počtu portů.
Mosty, historicky starší propojovací zařízení, mají dva porty a umožňují tedy propojit dva segmenty. Jsou proto optimalizovány převážně na filtering. Na základě rychlého vývoje počítačových sítí byl nutný vznik tzv. víceportových mostů, které byly později přejmenovány na přepínače. U přepínačů je kladen důraz na rychlost cíleného předávání datových rámců do jiných segmentů, jsou tedy optimalizovány na forwarding.

 



Vývoj mostu v přepínač (zdroj: [6])

 

MOST (Bridge)
V určitých situacích lze propojením pomocí mostu zamezit sdílení přenosové kapacity:

 


Most - vyhrazená přenosová kapacita (zdroj: [6])

 

Komunikují-li spolu dva uzly jednoho segmentu propojeného pomocí mostu s druhým segmentem, není tato komunikace do druhého segmentu přenášena. Most rozpozná, že přenos probíhá v rámci jednoho segmentu - aplikuje filtering. Díky tomu může zároveň probíhat i vzájemná komunikace mezi uzly druhého segmentu. Každá z komunikujících dvojic má k dispozici celou dostupnou kapacitu. Je tedy dosaženo tzv. vyhrazené přenosové kapacity.

Nastane-li ale situace, kdy spolu komunikují uzly z různých segmentů propojených mostem, nedochází k filteringu, ale forwardingu a všechny uzly, jako v případě propojení pomocí opakovače, přenosovou kapacitu sdílí.

 


Most - sdílená přenosová kapacita (zdroj: [6])

 

PŘEPÍNAČ (Switch)

 


Přepínač - vyhrazená přenosová kapacita (zdroj: [6])

 

Propojením pomocí přepínače je dosaženo vyhrazené přenosové kapacity pouze v případě, že z každého segmentu komunikuje vždy jen jeden uzel. Pokud z jednoho segmentu vysílá více uzlů, dochází ke sdílení kapacity.

Sdílení přenosové kapacity lze zamezit tzv. mikrosegmentací. Jedná se o rozdělování segmentů na stále menší až jednouzlové části.

 


Mikrosegmentace (zdroj: [6])

V případě existence pouze jednouzlových segmentů by nedocházelo k filteringu a přepínač by provozoval pouze forwarding. V praxi se v sítích nejčastěji uplatňuje kombinování jednouzlových a víceuzlových segmentů.