Conmutación de corte

En las redes de computadoras, la conmutación por corte, también llamada reenvío por corte, es un método para sistemas de conmutación de paquetes, en el que el conmutador comienza a reenviar una trama (o paquete) antes de que Se ha recibido la trama completa, normalmente tan pronto como se determinan la dirección de destino y la interfaz de salida. En comparación con el almacenamiento y reenvío, esta técnica reduce la latencia a través del conmutador y depende de los dispositivos de destino para el manejo de errores. La conmutación pura solo es posible cuando la velocidad de la interfaz saliente es al menos igual o mayor que la velocidad de la interfaz entrante.

La conmutación adaptativa selecciona dinámicamente entre comportamientos de corte y almacenamiento y reenvío según las condiciones actuales de la red.

La conmutación de corte está estrechamente asociada con la conmutación de agujeros de gusano.

Uso en Ethernet

Cuando se utiliza la conmutación de corte en Ethernet, el conmutador no puede verificar la integridad de una trama entrante antes de reenviarla.

La tecnología fue desarrollada por Kalpana, la empresa que introdujo el primer conmutador Ethernet.

La principal ventaja de los conmutadores Ethernet de corte, en comparación con los conmutadores Ethernet de almacenamiento y reenvío, es una menor latencia. Los conmutadores Ethernet de corte pueden soportar una latencia de retardo de red de extremo a extremo de aproximadamente diez microsegundos. Las latencias de aplicaciones de un extremo a otro por debajo de 3 microsegundos requieren hardware especializado como InfiniBand.

Un interruptor de corte reenviará fotogramas corruptos, mientras que un interruptor de almacenamiento y reenvío los descartará. Sin fragmentos es una variación del cambio de corte que soluciona parcialmente este problema al garantizar que los fragmentos de colisión no se reenvíen. Libre de fragmentos retendrá la trama hasta que se lean los primeros 64 bytes de la fuente para detectar una colisión antes de reenviarla. Esto sólo es útil si existe la posibilidad de una colisión en el puerto de origen.

La teoría aquí es que las tramas dañadas por colisiones suelen ser más cortas que el tamaño mínimo válido de trama Ethernet de 64 bytes. Con un buffer libre de fragmentos, los primeros 64 bytes de cada trama, actualiza la MAC de origen y el puerto si es necesario, lee la MAC de destino y reenvía la trama. Si la trama tiene menos de 64 bytes, se descarta. Las tramas que tienen menos de 64 bytes se denominan runts; Esta es la razón por la que la conmutación sin fragmentos a veces se denomina conmutación "sin runt". Debido a que el conmutador solo almacena en buffer 64 bytes de cada trama, el modo libre de fragmentos es un modo más rápido que el de almacenamiento y reenvío, pero aún existe el riesgo de reenviar tramas erróneas.

Existen ciertos escenarios que obligan a un conmutador Ethernet de corte a almacenar en búfer toda la trama, actuando como un conmutador Ethernet de almacenamiento y reenvío para esa trama:

• Velocidad: Cuando el puerto saliente es más rápido que el puerto entrante, el interruptor debe amortiguar todo el marco recibido desde el puerto de baja velocidad antes de que el interruptor pueda comenzar a transmitir que enmarca el puerto de alta velocidad, para evitar subidas. (Cuando el puerto saliente es más lento que el puerto entrante, el interruptor puede realizar la conmutación de corte y comenzar a transmitir ese marco antes de que sea enteramente recibido, aunque todavía debe amortiguar la mayoría del marco).
• Congestión: Cuando un interruptor de corte decide un marco de un puerto entrante necesita salir a través de un puerto saliente, pero ese puerto saliente ya está ocupado enviando un marco de un segundo puerto entrante, el interruptor debe amortiguar algunos o todo el marco del primer puerto entrante.

Uso en Fibre Channel

La conmutación de corte es la arquitectura de conmutación dominante en Fibre Channel debido al rendimiento de baja latencia requerido para el tráfico SCSI. Brocade ha implementado conmutación de corte en sus ASIC de canal de fibra desde la década de 1990 y se ha implementado en decenas de millones de puertos en SAN de producción en todo el mundo. Los errores de CRC se detectan en un interruptor de corte y se indican marcando el campo EOF del marco dañado como "no válido". Los dispositivos de destino (host o almacenamiento) ven el EOF no válido y descartan la trama antes de enviarla a la aplicación o LUN. Descartar tramas corruptas por parte del dispositivo de destino es un método 100% confiable para el manejo de errores y es un mandato de los estándares Fibre Channel impulsados por el Comité Técnico T11. Descartar fotogramas corruptos en el dispositivo de destino también minimiza el tiempo necesario para recuperar fotogramas defectuosos. Tan pronto como el dispositivo de destino reciba el marcador EOF como "no válido", podrá comenzar la recuperación de la trama dañada. Con el almacenamiento y reenvío, la trama dañada se descarta en el conmutador, lo que provoca un tiempo de espera SCSI y un reintento SCSI para la recuperación, lo que puede provocar retrasos de decenas de segundos.

Uso en cajero automático

La conmutación de corte fue una de las características importantes de las redes IP que utilizan redes ATM, ya que los enrutadores de borde de la red ATM podían utilizar conmutación de celdas a través del núcleo de la red con baja latencia en todos los puntos. Con enlaces de mayor velocidad, esto se ha convertido en un problema menor ya que la latencia de los paquetes se ha vuelto mucho menor.

Uso en InfiniBand

La conmutación directa es muy popular en las redes InfiniBand, ya que a menudo se implementan en entornos donde la latencia es una preocupación principal, como los clústeres de supercomputadoras.

Uso en SMTP

Un concepto estrechamente relacionado es Ofrecido por el agente de transferencia de correo Exim. Cuando se opera como reenviador, la conexión posterior se puede realizar hasta el destino mientras la conexión de origen aún está abierta. Esto permite que el MTA de destino notifique el rechazo en tiempo de datos (debido, por ejemplo, al escaneo de contenido) al MTA de origen dentro de la conexión SMTP. en lugar del tradicional mensaje de rebote requerido por la operación más habitual de almacenamiento y reenvío.

Uso en Bitcoin

Se ha aplicado la conmutación de corte para reducir la latencia de la retransmisión de bloques en Bitcoin. La baja latencia es fundamental para que los mineros de Bitcoin reduzcan la velocidad a la que sus bloques quedan huérfanos.