Confronto tra Switching Store-and-Forward e Switching Cut-Through

Come è noto, gli switch di livello 2 sono solitamente responsabili del trasporto dei dati sul livello di collegamento dati (OSI di Livello 2) ed eseguono il controllo degli errori su ogni frame trasmesso e ricevuto. Grazie all'utilizzo dell'Indirizzo MAC, i frame o i pacchetti devono essere inoltrati dagli switch di livello 2. Durante questo processo, esistono tre modalità di commutazione Ethernet comuni: switching cut-through, fragment free e store-and-forward. Nel presente articolo verrà analizzato il confronto tra lo switching store-and-forward e lo switching cut-through.

Panoramica dello Switching Store-and-Forward e del Cut-Through

Un frame completo è composto da diverse parti: un preambolo, l'indirizzo MAC di destinazione, l'indirizzo MAC di origine, i dati degli utenti e l'FCS. In diverse modalità di commutazione, le diverse parti vengono riconosciute prima dell'inoltro.

Switching Store-and-Forward

Come indica il nome, lo switching store-and-forward attende l'arrivo dell'intero frame prima di inoltrarlo. Quindi lo switch LAN memorizza ogni frame completo nei buffer di memoria dello switch e controlla gli errori prima di prendere una decisione di inoltro. CRC (controllo di ridondanza ciclica) che utilizza una formula matematica basata sul numero di bit (1) nel frame per controllare il frame ricevuto. Se non ci sono errori, il frame viene inoltrato all'indirizzo di destinazione. In caso contrario, il frame danneggiato viene scartato. Questo processo garantisce un elevato livello di traffico di rete privo di errori, perché la rete di destinazione non sarà influenzata dai frame corrotti.

Switching Cut-Through

Rispetto allo switching store-and-forward, lo switching cut-through è più semplice. Quando lo switch riceve il frame, cerca i primi 6 byte del frame che seguono il preambolo. Quindi lo switch LAN controlla l'indirizzo MAC di destinazione nella sua tabella di switching, determina la porta dell'interfaccia in uscita e inoltra il frame alla sua destinazione. Nel processo di switching cut-through non è previsto il controllo degli errori CRC. Pertanto, i frame con e senza errori saranno inoltrati agli switch riceventi. Il processo di controllo degli errori deve essere eseguito dal dispositivo ricevente per garantire una trasmissione priva di errori. Per migliorare questa situazione, per compensare gli svantaggi dello switching cut-through si applica lo switching senza frammenti, che scarta i frame di lunghezza inferiore a 64 byte e riduce le collisioni tardive nella trasmissione dei dati.

Switching Store-and-Forward vs Switching Cut-Through

Indipendentemente dallo switching store-and-forward o dallo switching cut-through che gli switch di livello 2 utilizzano, la decisione di inoltro si basa sull'indirizzo MAC di destinazione all'interno dei pacchetti o dei frame di dati. Qual è allora la differenza tra switching store-and-forward e cut-through? Ecco un semplice confronto.

Dal confronto si può concludere che il vantaggio principale dello switching store-and-forward è l'alta qualità della trasmissione del traffico. Mentre il vantaggio dello switching cut-through è la bassa latenza. Nella maggior parte delle reti aziendali, la differenza di latenza tra lo switching store-and-forward e quello cut-through è trascurabile, poiché si misura in decine di millisecondi. Tuttavia, in alcune applicazioni, la latenza della rete è un fattore critico, spesso più critico nelle applicazioni dei servizi finanziari come il trading ad alta frequenza rispetto al throughput complessivo della rete. Ecco perché gli switch Cisco riportano in auge lo switching Ethernet cut-through. Pertanto, quando si acquista uno Switch Ethernet, oltre a considerare le prestazioni, la densità delle porte e il costo, è necessario prendere in considerazione anche la modalità di switching Ethernet.

Come Configurare la Modalità di Switching Ethernet?

Molti switch di livello 2 presenti sul mercato utilizzano la modalità di switching store-and-forward per impostazione predefinita, per garantire una trasmissione del traffico dati di alta qualità. Tuttavia, lo switching store-and-forward e lo switching forward non sono adatti a tutte le applicazioni, soprattutto per gli ambienti a bassa latenza come l'HPC (high performance computing). Gli utenti possono configurare tutte le interfacce in modo da utilizzare la modalità cut-through. Prendiamo ad esempio lo switch FS.com S5800-48F4S 1GbE di accesso SFP. Lo switching store-and-forward è abilitato per impostazione predefinita per lo switch 1GbE. Per abilitare la modalità di switching cut-through, ecco le procedure da seguire.

Se gli utenti desiderano riattivare la modalità di switching store-and-forward, è possibile farlo anche per lo switch FS.com S5800-48F4S 1GbE. Basta cambiare il comando "cut_through_forwarding enable (10G-40G-100G|1G-10G-100G|1G-10G-40G)" in "no cut_through_forwarding enable (10G-40G-100G|1G-10G-100G|1G-10G-40G)" e la modalità sarà nuovamente abilitata.

Sintesi

In questo articolo vengono illustrati il confronto tra store-and-forward switching e cut-through switching e l'esempio di configurazione. Queste due modalità sono due importanti modalità di switching negli switch di livello 2. Ciascuna di esse presenta vantaggi e svantaggi nella trasmissione del traffico dati. Ognuna ha i propri vantaggi e svantaggi nella trasmissione del traffico dati. In una moltitudine di applicazioni per data center, la scelta del tipo di switch Ethernet si basa su vari fattori come le prestazioni e le funzioni, non solo sulle caratteristiche di bassa latenza.

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