Catalyst 5000 был представлен 5-слотовым шасси, с одним слотом зарезервированным для супервизора, с поддержкой горячей замены модулей (hot-swappable), двумя блоками питания, вентиляторным модулем и 1.2 Gbps шиной. Позже была добавлена возможность коммутации пакетов на третьем и четвертом уровне (L3,L4). Catalyst 5500 был продолжением развития Catalyst 5000, в нем была увеличена пропускная способность бекплейна до 3.6 Gbps за счет добавления еще двух шин по 1.2 Gbps.
Catalyst 5000/5500
Каждый коммутатор этой серии функционально состоит из:
- Шасси
- Блоков питания и охлаждения
- Супервизора
- Линейных модулей
Шасси – предназначено для физического расположения всех элементов. Обеспечивает электрическое соединение между супервизором c другими модулями или линейными картами. Для минимальной работоспособности коммутатора серии Catalyst 5x00 необходимо вставить в шасси супервизор, одну линейную карту и один блок питания.
Шасси выпускалось в следующих вариантах
| 5000 | Catalyst 5000 Series 5-slot chassis |
| 5002 | Catalyst 5000 Series 2-slot chassis |
| 5505 | Catalyst 5500 Series 5-slot chassis |
| 5509 | Catalyst 5500 Series 9-slot chassis |
| 5500 | Catalyst 5500 Series 13-slot chassis |
Питание – Catalyst 5000 комплектуется 2 блоками питания, поддерживается параллельное питание от 2-х блоков.
Супервизор – «мозг» коммутатора, именно здесь принимается решение о пересылке фрейма.
Для Catalyst 5000 выпускались следующие типы супервизоров:
- Supervisor I – поддерживает только L2 форвардинг. Нет поддержки резервного супервизора и не совместим с Catalyst 5500. Содержит 2 FastEthernet порта
- Supervisor II – поддерживает только L2 форвардинг. Добавлена функция резервирования супервизора и поддержка Catalyst 5500. Содержит 2 FastEthernet порта
- Supervisor IIG – интегрирована NetFlow Feature Card (NFFC) и поддержка опцианального Route Switch Feature Card (RSFC). RSFC – основан на NPE-200 (Platform 7200). Может поддерживать MLS. Поддерживает проприетарные Gigabit/FastEthernet модули.
- Supervisor III – поддерживает интегрированный NFFC, но не поддерживает RSFC. Когда установлена в Catalyst 5500 включает поддержку всех трех шин передачи данных (3,6 Gbps). Появилась поддержка GBIC (2 порта).
- Supervisor IIIG – включает интегрированный NFFC и поддерживает RSFC. Когда установлена в Catalyst 5500 включает поддержку всех трех шин передачи данных (3,6 Gbps). Содержит 2 GBIC.
Супервизор функционально состоит из:
- Network Management Proccessor (NMP) – выполняет административные функции (вычисление STP, VTS, SNMP, синхронизация со вторым супервизором)
- Master Communication Proccessor (MCP) – передаёт статистическую и Remote Monitor (RMON) информацию к и от Local Communications Processor (LCP) установленным на каждой линейной карте через Serial Communication Protocol (SCP)
- Nonvolatile random-access memory (NVRAM) – используется для хранения информации о конфигурации коммутатора
- Dynamic random-access memory (DRAM) – используется как рабочая память для операционной системы CatOS
- Flash memory – используется для хранения образа операционной системы и может быть использована для резервного хранения конфигурации
- Content-Addressable Memory (CAM) – используется для хранения MAC-таблицы, информации о VLAN'ах и т.п.
Так же супервизор содержит Application-Specific integrated circuits (ASICs):
- Enchanced Address Reconfiguration Logic (EARL ASIC) – создаёт и обновляет MAC-таблицу для маппинга портов сохраненных в CAM
- Synergy Advanced Interface Network Termination (SAINT ASIC) – обеспечивает работу аплинк портов расположенных на супервизоре
- Synergy Advanced Multipurpose Bus Arbiter (SAMBA ASIC) – управляет доступом к шине
EARL Functionality
Catalyst 5000 содержит один EARL ASIC интегрированный в супервизор. Более новые платформы (такие как Catalyst 6500) содержат множество ASIC для каждой функции (Layer 3 lookup, ACL, QoS и т.п.). EARL ASIC создаёт и обновляет таблицу форвардинга, хранящуюся в CAM. EARL ASIC производит поиск для каждого полученного фрейма, определяя на какой порт форвардить фрейм, а на каком порту отбрасывать. EARL выполняя данную задачу проверяет информацию в заголовке каждого фрейма. Если запись для фрейма есть в MAC-таблице EARL ASIC перезаписывает фрейм и посылает его линейным картам, которые отфорвардят фрейм.
EARL version 1 для Catalyst 5000 создаёт таблицу форвардинга, содержащую MAC адреса, VLAN ID ассоцированный с MAC и Index.
VLAN ID (16-bit) поле, 10 из которых используются, а 6 зарезервированы. Catalyst 5000 подерживает до 1024 VLAN'ов. Дополнительные bit EARL ASIC использует для:
- Aging bit – используется для «старения» адресов
- Trap bit – используется для блокированных или отфильтрованных адресов
- Static bit – указывает что это адрес был записан в CAM как статичский
- Valid bit – для исключения «устаревших» адресов
С введением EARL2 на NFFC супервизора научился проверять L3 информацию. После первоночального решения на RSM или RSFC, EARL2 может перезаписывать поток похожих пакетов без пересылки на Route Proccessor (RP).
Несколько новых линейных карт для Catalyst 5500 оборудованы специальными ASICs, которые позволяют перезаписывать L3 информацию, основываясь на информации от EARL без дополнительной помощи супервизора.
Поскольку EARL отвечает за создание и содержание MAC-таблицы, весь форвардинг останавливается, если вытащить супервизор. В свичах, поддерживающих отказоустойчивость супервизоров EARL синхронизирует таблицу форвардинга, позволяя востановить форвардинг на резервном супервизоре.
| Supervisor Part Number | Supervisor Model | EARL Version Subtype |
|---|---|---|
| WS-X5005 | Supervisor I | EARL1 |
| WS-X5006 | Supervisor I | EARL1 |
| WS-X5009 | Supervisor I | EARL1 |
| WS-X5505 | Supervisor II | EARL1+ |
| WS-X5506 | Supervisor II | EARL1+ |
| WS-X5509 | Supervisor II | EARL1+ |
| WS-X5530-E1 | Supervisor III | EARL1++ |
| WS-X5530-E2 | Supervisor III NFFC | EARL2 (NFFC) |
| WS-X5530-E2A | Supervisor III NFFC-A | EARL2 (NFFC) |
| WS-X5530-E3 | Supervisor III NFFC II | EARL3 (NFFC II) |
| WS-X5530-E3A | Supervisor III NFFC II-A | EARL3 (NFFC II) |
| WS-X5534 | Supervisor III F | EARL1++ |
| WS-X5540 | Supervisor II G | EARL3 (NFFC II) |
| WS-X5550 | Supervisor III G | EARL3 (NFFC II) |
Линейные модули
Первые линейные модули которые были анонсированы в рамках проекта Synergy (Catalyst 5000) это:
- 12-port, 10/100 Mbps autonegotiation Ethernet/Fast Ethernet with RJ-45 connectors for unshielded twisted-pair (UTP) Category 5 cable
- 24-port, 10 Mbps Ethernet with two RJ-21 Amphenol connectors
- 12-port, 10 Mbps 10BASE-FL with ST fiber connectors
- 48-port, 10 Mbps group switched Ethernet with four RJ-21 Amphenol connectors (4 switched ports, 12 shared ports per switched port)
- 12-port, 100 Mbps 100BASE-FX with SC fiber connectors
- 24-port, 100 Mbps Fast Ethernet with RJ-45 connectors for UTP Category 5 cable (3 switched ports, 8 shared ports per switched port)
- 24-port, 10 Mbps Ethernet with RJ-45 connectors for UTP Category 5 cable
Скорость портов в первых модулях была ограничена смешными по сегодняшним меркам 10 и 100 Mbps, т.к. на момент анонса платформы стандарта GigabitEthernet еще не существовало.
Но уже тогда каждый линейный модуль содержал свой собственный ASICs обеспечивающий форвардинг внутри модуля.
Разумеется позже были выпущены и другие модули включая линенйные карты с GBIC (максимум 9 GBIC на модуль) и специализированные модули вроде модуля анализа трафика (WS-X5380).
Архитектура Catalyst 5000/5500
Catalyst 5000/5500 используют архитектуру общей шины. Catalyst 5000 используют 3 шины: для передачи данныx, для управления модулями, и определения какому порту следует форвардить трафик:
- Switching or data bus (dBus) – используется для свичинга фреймов между line cards. Ширина шины 48-bit. c частотой 25 MHz (25 000 000 ps * 48 bit = 1,2 Gbps)
- Management Bus (mBus) – передаёт информацию от NMP к каждому модулю и статистику от модуля к NMP, используя Serial Communication Protocol.
- Result/index bus (rBus) – передаёт информацию от EARL ASIC до портов о том какой порт должен форвардить фрейм и какой должен очистить буфер от фрейма.
Catalyst 5500 реализует теже 3 шины плюс 2 дополнительные шины передачи данных, каждая по 1.2 Gbps, что даёт 3,6 Gbps. Для сохранения обратной совместимости с линеными картами Catalyst 5000 новые карты присоединяются ко всем 3 шинам, а старые только к одной. Слоты с первого по пятый (1-й выделен под супервизор) присоеденяются ко всем шинам. Gigabit карты следует вставлять в слоты 2-5. 13ый слот зарезервирован для ATM switch Proccessor (ASP).
Источник WhiteBear
