Đối với Switch có 𝑛 cổng, yêu cầu tốc độ chuyển tiếp gói tin tối thiểu của hệ thống sẽ bằng tổng tốc độ chuyển tiếp gói tin cực đại của tất cả các cổng:
𝑅pmin = ∑ 𝑅pmax𝑖
𝑛
𝑖=1
Trong đó:
𝑅pmin : Tốc độ chuyển tiếp gói tin tối thiểu của Switch [pps]
𝑛 : Số cổng của Switch
𝑅pmax𝑖 : Tốc độ chuyển tiếp gói tin tối đa của cổng thứ 𝑖 [pps], tính cho gói bé nhất
Tốc độ chuyển tiếp gói tin của Switch phải lớn hơn 𝑅pmin thì Switch mới có thể phục vụ trong tình huống Switch nhận được gói tin ngắn liên tục với tốc độ tối đa. Nếu không chuyển tiếp kịp thời, các gói tin ngắn sẽ gây ra tràn bộ nhớ quản lý địa chỉ gói tin, gây ra nghẽn mạng hoặc mất gói tin. Các gói tin ngắn mặc dù có hiệu suất truyền tin thấp, nhưng bù lại độ trễ cũng thấp, phù hợp với các dịch vụ yêu cầu độ trễ thấp như thoại qua Internet (Voice over IP – VoIP), truyền trực tiếp video (video streaming)… nên vẫn được sử dụng thường xuyên. Cho nên Switch phải đáp ứng được tốc độ chuyển tiếp gói tin đối với các gói tin ngắn nhất.
2.2.3.3 Yêu cầu về độ trễ gói
Khi đi qua Switch, gói tin sẽ bị trễ đi một khoảng thời gian nhất định. Độ trễ này xảy ra do khi nhận gói tin, Switch phải thực hiện các tác vụ tìm kiếm trước khi có thể chuyển tiếp gói tin. Đối với mô hình chuyển mạch trực tiếp, độ trễ này khá nhỏ và đồng nhất do Switch chỉ cần chờ nhận đủ phần đầu của gói tin là đã lấy được địa chỉ MAC đích là có thể thực hiện tìm kiếm và chuyển tiếp. Đối với mô hình chuyển mạch có lưu trữ, gói tin cần phải được nhận hết rồi mới có thể chuyển tiếp đi, cho nên độ trễ của mô hình này còn phụ thuộc vào độ dài của gói tin. Do đó độ trễ lý tưởng chính bằng thời gian nhận hết khung dữ liệu:
𝜏𝑅 =𝑛𝑏 8 × 1 𝑓× 𝐿𝑓 Trong đó: 𝜏𝑅 : Độ trễ lý tưởng [s]
𝑛𝑏 : Số bit truyền được trong một chu kì truyền [bit]
𝑓 : Tần số xung đồng bộ của đường truyền [Hz]
𝐿𝑓 : Độ dài cả khung dữ liệu [byte]
𝐿𝑓 = 𝑃𝑟𝑒𝑎𝑚𝑏𝑙𝑒 + 𝐿𝑓−𝑑𝑎𝑡𝑎 + 𝐺𝑎𝑝
Với:
Preamable = 8 bytes : Độ dài phần mở đầu khung
𝐿𝑓−𝑑𝑎𝑡𝑎 = 64 ÷ 1518 bytes : Độ dài khung
Gap = 12 bytes : Độ dài khoảng cách giữa hai khung Với cổng 1 Gbps thì 𝑛𝑏 = 8 bits, 𝑓 = 125 MHz.
Miercom đã thực hiện một khảo sát vào năm 2014 để đánh giá độ trễ của 3 thiết bị chuyển mạch của các hãng lớn là Cisco và HP. Kết quả khảo sát được thể hiện ở Hình 2.7 [22].
Hình 2.7 Khảo sát độ trễ của Cisco C2960X, HP 2920 và HP 5120
Có thể thấy rằng độ trễ chuyển tiếp của 3 loại Switch trên tăng tuyến tính theo kích cỡ gói và cũng xấp xỉ nhau. Gói tin có kích thước càng lớn thì độ trễ càng lớn. Ta có thể coi đây là yêu cầu về độ trễ chuyển tiếp để tuân theo.
2.2.3.4 Yêu cầu bảng MAC a) Yêu cầu về mặt chức năng a) Yêu cầu về mặt chức năng
Bảng địa chỉ MAC cần phải hỗ trợ 3 chức năng chính:
Học địa chỉ MAC: Bảng MAC ban đầu được khởi tạo trống rỗng và được ghi mới một cách tự động mỗi khi có gói tin mới đi qua. Địa chỉ MAC nguồn của gói tin được kiểm tra xem đã được ghi hay chưa. Nếu địa chỉ này chưa có trong bảng thì sẽ được ghi mới. Địa chỉ MAC được ghi kèm với ID của cổng mà gói tin đi vào, đồng thời một nhãn thời gian được ghi để đánh dấu thời gian địa chỉ được học. Nếu địa chỉ MAC nguồn của gói tin đã tồn tại thì bảng ARL sẽ cập nhật lại các tham số ID cổng và nhãn thời gian. Quá trình học của bảng MAC là hoàn toàn tự động, không cần bất cứ cấu hình nào.
64 128 256 512 1024 1280 1518 9200 C2960X 4.2 5.1 6 8.4 12.5 14.5 16.3 77.7 2920 3.4 4.1 5.4 7.8 12.9 15.4 17.7 98.1 5120 6.1 6.7 8 10.5 15.6 18.2 20.6 97.3 0 20 40 60 80 100 120 Đ ộ tr ễ (μs )
Độ dài khung (bytes)
Chuyển tiếp lớp 2: Khi Switch nhận vào một gói tin, địa chỉ MAC nguồn của gói tin được đưa vào tìm kiếm trong bảng MAC. Nếu tìm được trong bảng, gói tin sẽ được chuyển tiếp ra ID cổng được lưu kèm với địa chỉ MAC. Nếu không tìm được, Switch sẽ sao chép gói tin và chuyển tiếp gói tin ra tất cả các cổng trừ cổng vào. Ngoài ra Switch có thể được cấu hình để loại bỏ các gói tin này nếu địa chỉ MAC đích không phải địa chỉ quảng bá FF:FF:FF:FF:FF:FF.
Giới hạn thời gian tồn tại: Do các thiết bị kết nối đến Switch là không cố định (đổi cổng cắm, ngắt kết nối khỏi Switch…) cho nên địa chỉ MAC của thiết bị đó không nhất thiết và không cần thiết phải tồn tại vĩnh viễn. Do đó mỗi địa chỉ MAC được gán cho một nhãn thời gian, nếu hết thời gian đặt trước mà nhãn thời gian không được cập nhật, nghĩa là thiết bị đó không còn kết nối với Switch, thì địa chỉ MAC sẽ được xoá khỏi bảng MAC để dành chỗ cho các địa chỉ mới khác.