Konsep frame switching dan forwarding merupakan hal universal dalam dunia jaringan dan telekomunikasi. Switch digunakan pada jaringan LAN, WAN maupun di jaringan Public Switched Telephone Network (PSTN). Terdapat 2 istilah tentang keluar-masuknya frame pada sebuah switch, yaitu:
Switch memiliki tabel referensi yang digunakan saat melakukan traffic forwarding. Yang menarik, switch memiliki kemampuan untuk merutekan lalu lintas berdasarkan tabel yang dimiliki. Switch akan meneruskan trafik berdasarkan port ingress dan MAC address tujuan dari frame Ethernet.
Sebuah frame Ethernet akan memiliki port Egress yang tetap selama tabel referensinya tidak berubah. Selain itu, switch juga tidak akan meneruskan trafik pada port Ingressnya.
Section Artikel
Switch terdiri dari Integrated Circuit (IC) dan perangkat lunak untuk mengontrol trafik data yang lewat. Agar switch dapat mengetahui port mana yang akan digunakan untuk mengirim frame, switch harus terlebih dahulu mempelajari perangkat mana yang terhubung pada setiap portnya.
Switch akan membangun tabel referensi yang disebut tabel MAC Address. Tabel ini disimpan dalam Content Addressable Memory (CAM) yang merupakan jenis memori khusus yang digunakan dalam aplikasi pencarian berkecepatan tinggi. Oleh karena itu, tabel MAC Address kadang juga disebut sebagai tabel CAM.
Switch menentukan frame data yang masuk dan keluar dengan berdasarkan tabel MAC Address. Sebuah switch mengisi tabelnya dengan merekam MAC Address sumber dari setiap perangkat yang terhubung ke masing-masing portnya.
Switch mereferensikan informasi pada tabel MAC untuk mengirim frame yang ditujukan untuk perangkat tertentu melalui port egressnya.
Setiap frame Ethernet yang masuk ke sebuah switch akan mengikuti 2 proses berikut ini:
Langkah 1. Learn – Mempelajari MAC Addres Sumber
Setiap frame yang baru pertama kali memasuki switch akan ditandai sebagai informasi baru untuk dipelajari. Ini dilakukan dengan cara memeriksa MAC Address sumber dari frame tersebut dan mencatat nomor port ingress frame tersebut:
Langkah 2. Forward – Mempelajari MAC Addres Tujuan
Jika MAC Address tujuan merupakan alamat unicast, switch akan melihat kecocokan antara MAC Address tujuan dari frame tersebut dan entri yang ada pada tabel:
Switch bekerja pada Layer 2 secara cepat. Ini dikarenakan software yang disebut Application Specific Integrated Circuits (ASICs). ASICs mereduksi waktu frame-handling pada perangkat dan memungkinkan perangkat untuk meningkatkan jumlah frame yang diproses tanpa menurunkan kinerjanya.
Switch Layer 2 menggunakan salah satu dari 2 metode untuk melakukan frame switching, yaitu:
Store-and-forward switching memiliki 2 karakteristik berikut:
Pada gambar 1 mengilustrasikan bagaimana metode store-and-forward bekerja pada frame Ethernet.
Berbeda dengan metode sebelumnya, cut-through switching akan meneruskan semua frame karena tidak ada proses FCS. Namun, cut-through switching memiliki kemampuan untuk melakukan switching dengan cepat. Switch pada metode ini dapat melakukan forwarding secara cepat setelah menemukan MAC Address tujuan frame di tabelnya. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Switch tidak perlu menunggu seluruh frame memasuki port ingressnya untuk melakukan forwarding.
Fragment free switching merupakan modifikasi dari metode cut-through switching yang mana switch melakukan forwarding setelah mengetahui tipe fieldnya. Fragment free switching menyediakan error checking yang lebih baik daripada cut-through dan tidak ada peningkatan latensi.
Lebih rendahnya latensi dari cut-through switching membuat metode tersebut lebih cocok untuk High Performance Computing (HPC) yang membutuhkan latensi process-to-process 10 mikrodetik atau kurang.
Metode cut-through switching dapat melakukan forwarding frame yang eror. Jika tingkat eror cukup tinggi akan berdampak negatif pada bandwidth karena dibanjiri oleh frame yang rusak atau tidak valid.