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コンピュータネットワーク において、カットスルースイッチング（カットスルーフォワーディングとも呼ばれる） [ 1 ]は、パケット交換システムの方式であり、スイッチがフレーム全体を受信する前にフレーム（またはパケット）の転送を開始する方式です。通常は、宛先アドレスと送信インターフェースが決定され次第開始されます。ストアアンドフォワードと比較すると、この方式はスイッチを通過する際の遅延を低減し、エラー処理は宛先デバイスに依存します。純粋なカットスルースイッチングは、送信インターフェースの速度が受信インターフェースの速度以上である場合にのみ可能です。
適応型スイッチングは、現在のネットワーク状況に基づいて、カットスルー方式とストアアンドフォワード方式を動的に選択します。
カットスルースイッチングはワームホールスイッチングと密接に関連している。[ 2 ] [ 3 ]
イーサネットでカットスルー方式のスイッチングを使用する場合、スイッチは受信したフレームを転送する前にその完全性を検証することができません。
この技術は、最初のイーサネットスイッチを導入した企業であるカルパナ社によって開発されました。[ 4 ]
ストアアンドフォワード方式のイーサネットスイッチと比較した場合、カットスルー方式のイーサネットスイッチの主な利点は、レイテンシが低いことです。 [ 1 ] カットスルー方式のイーサネットスイッチは、エンドツーエンドのネットワーク遅延レイテンシを約10マイクロ秒までサポートできます。エンドツーエンドのアプリケーションレイテンシを3マイクロ秒未満にするには、 InfiniBandなどの専用ハードウェアが必要です。[ 1 ]
カットスルースイッチは破損したフレームを転送するのに対し、ストアアンドフォワードスイッチはそれらを破棄する。[ 5 ]フラグメントフリーは、衝突フラグメントが転送されないようにすることでこの問題を部分的に解決するカットスルー スイッチングのバリエーションです。フラグメント フリーは、転送前に衝突を検出するために、ソースから最初の 64 バイトが読み取られるまでフレームを保持します。これは、ソース ポートで衝突の可能性がある場合にのみ有効です。[ 6 ]
ここでの理論は、衝突によって破損したフレームは、多くの場合、イーサネットの有効な最小フレームサイズである64バイトよりも短いということです。フラグメントフリーバッファでは、各フレームの最初の64バイトは、必要に応じて送信元MACとポートを更新し、宛先MACを提供し、フレームの転送を可能にします。フレームが64バイト未満の場合、それは破棄されます。64バイトより小さいフレームはランツと呼ばれます。これが、フラグメントフリースイッチングが「ランツレス」スイッチングと呼ばれることがある理由です。スイッチは常に各フレームの64バイトしかバッファリングしないため、フラグメントフリーはストアアンドフォワードよりも高速なモードですが、不良フレームを転送するリスクは依然として存在します。[ 7 ]
特定のシナリオでは、カットスルー型イーサネットスイッチがフレーム全体をバッファリングし、そのフレームに対してストアアンドフォワード型イーサネットスイッチのように動作する必要があります。
カットスルー スイッチングは、 SCSIトラフィックに必要な低遅延性能のため、ファイバー チャネルにおける主要なスイッチング アーキテクチャです。Brocade は 1990 年代からファイバー チャネル ASIC にカットスルー スイッチングを実装しており、世界中の運用中の SAN の数千万ポートで実装されています。カットスルー スイッチではCRCエラーが検出され、破損したフレームの EOF フィールドを「無効」としてマークすることで示されます。宛先デバイス (ホストまたはストレージ) は無効な EOF を認識し、アプリケーションまたは LUN に送信する前にフレームを破棄します。宛先デバイスによる破損フレームの破棄は、エラー処理において 100% 信頼性の高い方法であり、技術委員会 T11が推進するファイバー チャネル規格で義務付けられています。宛先デバイスで破損フレームを破棄することで、不良フレームの回復にかかる時間も最小限に抑えられます。宛先デバイスが EOF マーカーを「無効」として受信するとすぐに、破損フレームの回復を開始できます。ストアアンドフォワード方式では、破損したフレームはスイッチで破棄されるため、SCSIタイムアウトが発生し、回復のためにSCSI再試行が行われます。これにより、数十秒の遅延が発生する可能性があります。
ATMネットワークを利用したIPネットワークにおいて、カットスルー方式のスイッチングは重要な機能の一つでした。ATMネットワークのエッジルータは、ネットワークコアを介してセルスイッチングを低遅延で利用できるためです。しかし、高速回線の普及に伴いパケット遅延が大幅に減少したため、この問題は以前ほど深刻ではなくなりました。
カットスルー方式のスイッチングは、 InfiniBandネットワークで非常に人気があります。これは、スーパーコンピュータクラスタなど、レイテンシが最重要課題となる環境でよく導入されるためです。
密接に関連する概念は、Eximメール転送エージェント によって提供されています[ 8 ]。転送エージェントとして動作する場合、送信元接続が開いている間に宛先への転送接続を行うことができます。これにより、ターゲット MTA によるデータ時刻拒否 (たとえば、コンテンツ スキャンによる) を、従来のストア アンド フォワード動作で必要となるバウンス メッセージではなく、SMTP 接続内で送信元 MTA に通知することができます。
カットスルー切り替えは、ビットコインのブロックリレーのレイテンシを低くするために適用されています。[ 9 ]低レイテンシは、ビットコインマイナーがブロックが孤立する割合を減らすために重要です。