[AipuWaton] Conhecimento Essencial para Engenheiros de Rede: Dominando Switches Principais

O que os 8 fios em um cabo Ethernet fazem

No âmbito da engenharia de redes, compreender os switches centrais é fundamental para garantir o processamento eficiente de dados e comunicações fluidas. Os switches centrais funcionam como a espinha dorsal de uma rede, facilitando a transferência de dados entre diferentes sub-redes. Este artigo descreve seis conceitos fundamentais que todo engenheiro de rede deve compreender para otimizar o uso dos switches centrais e aprimorar o desempenho geral da rede.

Compreendendo a largura de banda do backplane

A largura de banda do backplane, também conhecida como capacidade de comutação, é a taxa de transferência máxima de dados entre o processador de interface de um switch e o barramento de dados. Imagine-a como o número total de vias em um overpass — mais vias significam que mais tráfego pode fluir sem problemas. Considerando que todas as comunicações de porta passam pelo backplane, essa largura de banda frequentemente atua como um gargalo durante períodos de alto tráfego. Quanto maior a largura de banda, mais dados podem ser processados ​​simultaneamente, resultando em trocas de dados mais rápidas. Por outro lado, uma largura de banda limitada tornará o processamento de dados mais lento.

Fórmula chave:
Largura de banda do backplane = Número de portas × Taxa de porta × 2

Por exemplo, um switch equipado com 24 portas operando a 1 Gbps teria uma largura de banda de backplane de 48 Gbps.

Taxas de encaminhamento de pacotes para camada 2 e camada 3

Os dados em uma rede consistem em vários pacotes, cada um exigindo recursos para processamento. A taxa de encaminhamento (throughput) indica quantos pacotes podem ser processados ​​em um período específico, excluindo perdas de pacotes. Essa medida é semelhante ao fluxo de tráfego em uma ponte e é uma métrica de desempenho crucial para switches da camada 3.

Importância da comutação de velocidade de linha:
Para eliminar gargalos de rede, os switches devem atingir a comutação de velocidade de linha, o que significa que sua taxa de comutação corresponde à taxa de transmissão dos dados de saída.

Cálculo de rendimento:
Taxa de transferência (Mpps) = Número de portas de 10 Gbps × 14,88 Mpps + Número de portas de 1 Gbps × 1,488 Mpps + Número de portas de 100 Mbps × 0,1488 Mpps.

Um switch com 24 portas de 1 Gbps deve atingir uma taxa de transferência mínima de 35,71 Mpps para facilitar trocas de pacotes não bloqueadores de forma eficiente.

Escalabilidade: Planejando o Futuro

A escalabilidade abrange duas dimensões principais:

Contagem de slots

O número de slots em um switch determina quantos módulos funcionais e de interface podem ser instalados. Cada módulo ocupa um slot, limitando assim o número máximo de portas que o switch pode suportar.

Tipos de Módulos

Uma gama diversificada de tipos de módulos suportados (por exemplo, LAN, WAN, ATM) aumenta a adaptabilidade de um switch a diferentes requisitos de rede. Por exemplo, os módulos LAN devem incluir vários formatos, como RJ-45 e GBIC, para atender às diversas necessidades de rede.

Comutação de Camada 4: Melhorando o Desempenho da Rede

A comutação de camada 4 agiliza o acesso aos serviços de rede, avaliando não apenas endereços MAC ou IP, mas também números de portas de aplicações TCP/UDP. Projetada especificamente para aplicações de Intranet de alta velocidade, a comutação de camada 4 aprimora não apenas o balanceamento de carga, mas também fornece controles com base no tipo de aplicação e no ID do usuário. Isso posiciona os switches de camada 4 como redes de segurança ideais contra acesso não autorizado a servidores sensíveis.

Redundância de Módulos: Garantindo Confiabilidade

A redundância é fundamental para manter uma rede robusta. Dispositivos de rede, incluindo switches principais, devem possuir recursos de redundância para minimizar o tempo de inatividade durante falhas. Componentes importantes, como módulos de gerenciamento e energia, devem ter opções de failover para garantir operações de rede estáveis.

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Redundância de roteamento: aumentando a estabilidade da rede

A implementação dos protocolos HSRP e VRRP garante balanceamento de carga eficaz e backups dinâmicos para dispositivos principais. Em caso de falha de switch em uma configuração de switch principal ou de agregação dupla, o sistema pode rapidamente adotar medidas de backup, garantindo redundância contínua e mantendo a integridade geral da rede.

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Conclusão

Incorporar esses insights essenciais sobre switches ao seu repertório de engenharia de rede pode melhorar significativamente sua eficiência operacional e eficácia no gerenciamento de infraestruturas de rede. Ao compreender conceitos como largura de banda de backplane, taxas de encaminhamento de pacotes, escalabilidade, comutação de camada 4, redundância e protocolos de roteamento, você se posiciona à frente da curva em um mundo cada vez mais orientado por dados.

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Horário da publicação: 16/01/2025