¿Cómo se aplica el límite de ancho de banda "Gigabit" en una red Ethernet?

¿Cómo se aplica el límite de ancho de banda "Gigabit" en una red Ethernet?

Editar: parece que entendí mal o fui engañado porEste artículo, lo que parece implicar que se requiere un conmutador de 10 Gbps para hacer un buen uso de una docena de nodos con puertos gigabit. Con la aclaración de que 10/100/1000 generalmente se refiere a la velocidad del enlace, ¡el resto de la pregunta ya no tiene mucho sentido!


Soy nuevo en el mundo de las redes y tengo problemas para encontrar recursos sobre cómo se enruta el tráfico a través de una red Ethernet. Según tengo entendido, la mayoría de los dispositivos compatibles con gigabits pueden manejar todo el ancho de banda de gigabits a través de una única interfaz, e incluso los cables cat6 pueden manejar 10 Gbps, por lo que es probable que ni las interfaces ni los enlaces sean los componentes limitantes de la velocidad de una red. Pero no me queda claro exactamente cómo se aplican los límites que existen. Tengo algunos diagramas para ilustrar.

Tres topologías de red

Digamos que tengo 1 gigabit de datos en el nodo 1 y quiero enviar 1/3 gigabit a cada uno de los otros nodos.

  • La red A es simple y aparentemente bastante estándar. Suponiendo que el conmutador sólo puede manejar 1 Gbps de tráfico de red (he leído artículos que parecen implicar esto, pero nunca lo he visto expresado explícitamente), está claro que la transferencia no puede ser más rápida que 1 segundo, con el nodo 1 enviando a 1 Gbps y los nodos 2-4 recibiendo a 1/3 Gbps cada uno.

  • En la Red B (dos conmutadores), ¿se da el caso de que 1) el tráfico se distribuye a través de ambos conmutadores, de modo que la transferencia se completa dos veces más rápido que en la Red A, o 2) el protocolo de red en su conjunto solo puede manejar 1 Gbps de datos? ¿Y la tasa de transferencia no cambia?

  • En la Red C (completamente conectada), donde cada nodo tiene muchas interfaces, ¿el protocolo de comunicación impone un límite de ancho de banda o es la velocidad de la interfaz el único cuello de botella?

Nota: Soy consciente de que este es un caso demasiado simplificado: que en algunos casos, los enlaces y las interfaces pueden ser cuellos de botella, y que he ignorado muchos problemas con los anchos de banda generales, teóricos versus reales, etc. Pero no creo esos son necesarios para la pregunta que estoy haciendo.

Respuesta1

No (a "el conmutador sólo puede manejar 1 Gbps de tráfico de red"). Discursomuy generalmentea tu pregunta, espera quecadaEl enlace físico puede transferir datos dúplex a la velocidad de ancho de banda indicada para el conmutador.

Por qué

En el contexto de la industria, la métrica de velocidad (10M/100M/1G)bps se refiere directamente a la velocidad del enlace; es decir, en condiciones de laboratorio, la línea de este dispositivo esclasificadopara operar a un máximo de 1Gbps. Esto no lo implicaVOLUNTADser 1Gbps, queNo puedes exceder1 Gbps, o incluso (normalmente) lo que puedesostener1Gbps en todo momento.

En cuanto a la multiplexación o conmutación de datos de un enlace de dispositivo interno a otro, esto generalmente nunca es una limitación del procesador, ya que las velocidades de la CPU suelen ser un orden de magnitud mayor que las velocidades del enlace (1 Gbps = 125 MBps; 1 Ghz incluso en un bus hipotético de 1 byte). sigue siendo > 125 MBps; en el mundo de los buses de 32 y 64 bits, nunca retrasará su procesador).

Donde verás fallas es en tu cola de memoria, lo cual es bastante obvio cuando lo piensas. Tiene una cantidad finita de memoria, pero en un conmutador de 4 puertos de 1 Gbps tiene la posibilidad de que 3 de sus puertos de 1 Gbps reciban datos y solo 1 de 1 Gbps envíe datos. Claramente no puede mantener un exceso de 2 Gbps en la cola de su red durante mucho tiempo antes de quedarse sin memoria y comenzar a descartar paquetes.

Respuesta2

La velocidad del enlace (1 gbps) es una velocidad de interfaz física. Los protocolos que utiliza una red no tienen concepto de velocidad y son independientes del medio físico, simplementeusarla infraestructura física.

Mientras que algunos interruptorespuedeSi se limitan a 1 Gbps, provocarían un cuello de botella cuando varios dispositivos estén conectados y hablando de forma independiente. Si bien es posible que los conmutadores multipuerto no admitan la transferencia de 1 gbps en ambas direcciones en cada puertoEn seguidaMe sorprendería que estuvieran limitados a un total de 1 gbps.

Para la red 1, sí, un enlace saturado en un puerto limitará las velocidades de otros dispositivos que intentan obtener datos de esa máquina. Obtendrá efectivamente (1/(número de transferencias)), o en su caso 1/3 de la velocidad del enlace.

Para la red 2, si todas las computadoras admiten y están configuradas adecuadamente para la agregación de enlaces (combinando enlaces independientes para emular una única ruta), entonces tendrá una velocidad de enlace efectiva de 2 gbps a cualquier máquina determinada. Si no admiten ni utilizan la agregación, pueden simplemente utilizar el enlace que hayan encontrado que funcionó primero. Depende de cómo esté configurada la red.

Para la red 3, la velocidad de enlace entre máquinas es su velocidad de transferencia.

Respuesta3

Suponiendo que el conmutador solo puede manejar 1 Gbps de tráfico de red (he leído artículos que parecen implicar esto, pero nunca lo he visto expresado explícitamente)

Esa es una suposición incorrecta, que supongo que agregaste. Un conmutador tendrá una velocidad de plano de datos, esta es la velocidad a la que puede mover datos entre puertos Ethernet. Para el conmutador de 1 Gb de mi hogar, tiene una velocidad de plano de datos de 16 Gb y, aunque dudo que alguna vez alcance esto, es suficiente para la mayoría de las aplicaciones prácticas. Para fines comerciales, generalmente querrá conmutadores con velocidades de plano de datos más altas, según sus requisitos.

Ahora, en cuanto al 'límite' de las velocidades: esto está limitado por la interfaz, también está limitado por la longitud y la calidad del cable, cuántos pares están conectados en el cable, todo lo cual hace que la interfaz decida a qué velocidad se puede conectar. . Si se detectan 4 pares en un cable cat5e (o mejor), la interfaz intentará funcionar a 1 Gbps. Si solo se detectan 2 pares, se limitará a 100 Mbps.

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