컷스루 스위칭

Cut-through switching

컴퓨터 네트워킹에서 컷스루 스위칭(컷스루 포워딩이라고도[1] 함)은 패킷스위칭 시스템을 위한 방법으로, 통상, 행선지 주소와 발신 인터페이스가 결정되는 대로, 프레임 전체가 수신되기 전에 스위치가 프레임(또는 패킷)의 전송을 개시합니다.스토어 및 전송에 비해 이 기술은 스위치를 통한 지연을 줄이고 오류 처리를 수신처 디바이스에 의존합니다.순수 컷 스루 스위칭은, 발신 인터페이스의 속도가 적어도 착신 인터페이스 속도 이상일 때만 가능합니다.

적응형 스위칭은 현재 네트워크 상태에 따라 컷스루 동작과 저장 및 전송 동작을 동적으로 선택합니다.

컷스루 스위칭은 웜홀 [2][3]스위칭과 밀접하게 관련되어 있습니다.

이더넷에서의 사용

이더넷에서 컷스루 스위칭을 사용하면 스위치는 착신 프레임을 전송하기 전에 무결성을 확인할 수 없습니다.컷스루 스위치는 파손된 프레임을 전송하지만 스토어 스위치와 [4]포워드 스위치는 프레임을 드롭합니다.

이 기술은 최초의 이더넷 [5]스위치를 도입한 회사인 Kalpana에 의해 개발되었습니다.

컷스루 이더넷스위치의 주된 장점은 스토어 앤 포워드 이더넷스위치에 비해 지연이 [1]짧다는 것입니다.컷스루 이더넷스위치는 약 10마이크로초의 엔드 투 엔드 네트워크 지연 지연을 지원할 수 있습니다.엔드 투 엔드 애플리케이션 지연 시간이 3마이크로초 미만일 경우 InfiniBand와 [1]같은 특수 하드웨어가 필요합니다.

fragment free는 콜리젼 fragment가 전송되지 않도록 함으로써 부분적으로 이 문제에 대처하는 컷스루 스위칭의 변형입니다.fragment free 는, 송신원으로부터 최초의 64 바이트를 읽어내, 콜리젼을 검출할 때까지 프레임을 보관 유지하고 나서, 전송을 실시합니다.이것은, 송신원포트상에서 [6]콜리젼이 발생할 가능성이 있는 경우에만 유효합니다.

이 이론에서는 파손된 프레임(보통 충돌에 의해)은 최소 유효 이더넷프레임 크기인 64바이트보다 짧은 경우가 많습니다.fragment 프리 버퍼에서는, 각 프레임의 최초의 64 바이트가, 필요에 따라서 송신원MAC 와 포토를 갱신해, 행선지 MAC 를 읽어내, 프레임을 전송 합니다.프레임이 64바이트 미만일 경우 폐기됩니다.64바이트보다 작은 프레임을 런트라고 부릅니다.따라서 프래그먼트프리 스위칭은 '런트리스' 스위칭이라고 불리기도 합니다.스위치는 각 프레임의 64바이트만을 버퍼링하기 때문에 Fragment Free는 Store and Forward보다 고속 모드이지만 불량 [7]프레임을 전송할 위험이 있습니다.

컷스루 이더넷스위치가 프레임 전체를 강제로 버퍼링하여 해당 프레임의 스토어 앤 포워드 이더넷스위치와 같은 기능을 하는 특정 시나리오가 있습니다.

  • 속도: 발신 포트가 착신 포트보다 빠를 경우 스위치는 저속 포트로부터 수신한 프레임 전체를 버퍼링하여 언더런을 방지해야 합니다.(발신 포트가 착신 포트보다 느린 경우 스위치는 컷스루 스위칭을 실행하여 시작할 수 있습니다.프레임을 완전히 수신하기 전에 송신합니다만, 그래도 프레임의 일부를 버퍼링 할 필요가 있습니다).
  • 폭주:컷 스루 스위치가, 1 개의 착신 포토로부터의 프레임이 발신 포토를 개입시켜 송신될 필요가 있다고 판단했을 경우, 그 발신 포토가 이미 2 개의 착신 포토로부터 프레임을 송신하고 있는 경우, 스위치는 최초의 착신 [1]포토로부터의 프레임의 일부 또는 전부를 버퍼링 할 필요가 있습니다.

파이버 채널에서의 사용

SCSI 트래픽에 필요한 낮은 레이텐시 퍼포먼스로 인해 컷스루 스위칭은 파이버 채널에서 가장 많이 사용되는 스위칭 아키텍처입니다.Brocade는 1990년대부터 파이버 채널 ASIC에 컷스루 스위칭을 실장해, 전 세계 실가동 SAN의 수천만 포토에 실장하고 있습니다.CRC 오류는 컷스루 스위치로 검출되며 파손된 프레임 EOF 필드에 "비활성" 마크를 붙임으로써 나타납니다.대상 디바이스(호스트 또는 스토리지)는 잘못된 EOF를 인식하고 프레임을 애플리케이션 또는 LUN으로 전송하기 전에 삭제합니다.데스티네이션 디바이스에 의한 파손된 프레임의 폐기는 100% 신뢰성 높은 에러 처리 방법이며 기술위원회 T11이 정한 파이버채널 규격에 따라 의무화되어 있습니다.행선지 디바이스에서 파손된 프레임을 폐기하는 것으로, 불량 프레임을 회복하는 시간도 최소한으로 억제됩니다.행선지 디바이스가 EOF 마커를 「무효」로 수신하면, 파손된 프레임의 회복을 개시할 수 있습니다.스토어 앤 포워드를 사용하면 파손된 프레임은 스위치로 폐기되고 SCSI 타임아웃과 SCSI 리트라이 회복이 강제되며 이로 인해 수십 초의 지연이 발생할 수 있습니다.

ATM에서 사용

ATM 네트워크의 엣지 라우터는 모든 포인트에서 낮은 지연으로 네트워크 코어를 통과하는 셀스위칭을 사용할 수 있었기 때문에 컷스루 스위칭은 ATM 네트워크를 사용하는 IP 네트워크의 중요한 기능 중 하나였습니다.고속 링크에서는 패킷 지연이 훨씬 작아졌기 때문에 이 문제는 해결되었습니다.

InfiniBand에서 사용

컷스루 스위칭은 슈퍼컴퓨터 클러스터와 같이 레이텐시가 중요한 환경에 도입되는 경우가 많기 때문에 InfiniBand 네트워크에서 매우 인기가 있습니다.

SMTP에서 사용

Exim 메일 전송 에이전트에 의해 밀접하게 연관된 개념이 제공됩니다[8].Forwarder 로서 동작하는 경우, 소스 접속이 열려 있는 동안, 행선지에의 전진 접속을 확립할 수 있습니다.이것에 의해, 보다 통상의 스토어 앤 포워드 조작에 필요한 종래의 바운스메시지가 아니고, 타겟 MTA 에 의한 데이터 타임 거부(콘텐츠 스캔등의 이유)를 SMTP 접속내의 송신원MTA 에 통지할 수 있습니다.

Bitcoin에서 사용

블록릴레이를 [9]더 낮은 비트코인 대기시간으로 만들기 위해 컷스루 스위칭이 적용됐다.짧은 대기 시간은 블록이 고립되는 속도를 줄이는데 매우 중요합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/nexus-5020-switch/white_paper_c11-465436.html "저지연 환경을 위한 컷스루 및 스토어 앤 포워드 이더넷 스위칭"
  2. ^ 스테판 하스."IEEE 1355 표준: 고에너지 물리학에서의 개발, 퍼포먼스 및 응용" 1998. 페이지 59.
  3. ^ 패트릭 제프레이, 토르스텐 회플러"현대 고성능 네트워크를 위한 적응형 라우팅 전략" ISBN978-0-7695-3380-3. 2008. 페이지 2.
  4. ^ "Cut-Through and Store-and-Forward Ethernet Switching for Low-Latency Environments". Cisco. Retrieved 2011-11-10.
  5. ^ "Cisco to Acquire Kalpana, Leading Ethernet Switching Company". Cisco Systems, Inc. Archived from the original on 2010-02-07.
  6. ^ "Switches - What Are Forwarding Modes and How Do They Work?". Archived from the original on 2014-04-19. Retrieved 2011-08-13.
  7. ^ "Switching – Store and forward, Cut-through and Fragment free". Archived from the original on 2013-11-11. Retrieved 2013-11-11.
  8. ^ "Specification of the Exim Mail Transfer Agent". Retrieved 2015-01-24.
  9. ^ "Falcon Network". Retrieved 2016-06-27.

외부 링크