Коммутатор это свитч: Коммутатор (свитч) — что это такое и для чего он нужен

Чем маршрутизатор отличается коммутатора, а роутер от свитча

Кандидату на должность системного администратора часто задают вопросы про отличия маршрутизатора от коммутатора или роутер от свитча. А иногда могут подловить на вопросе об отличии хаба от сетевого концентратора. Предлагаю разобраться в названиях сетевых устройств и их различиях.

Сетевой концентратор или хаб

Сетевой концентратор или хаб (от английского hub) — устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами (свитчами).

Концентратор довольно примитивное устройство. Поступающий пакет шлёт всем, кто к нему подключен. Таким образом, конечный компьютер сам должен определить, является он законным получателем пакета или нет. Если пакет предназначен не ему, тот уничтожается. Такой подход к передаче данных непрактичен и поэтому в современных сетевых устройствах не используется.

Коммутатор или свитч

Сетевой коммутатор или свитч (от английского switch) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI.

В отличие от концентратора (хаба), который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались.

То есть это устройство, которое фильтрует и пересылает пакеты между сегментами локальной сети.

Маршрутизатор или роутер

Маршрутизатор или роутер (от английского router) — специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Если есть возможность настройки таких сетевых служб как «NAT», «DHCP» или «Firewall» значит это маршрутизатор (роутер). К ним относится большинство ADSL модемов. Устройства настраиваются через web-интерфейс или специальное программное обеспечение.

Все маршрутизаторы имеют порт WAN, который подключается к внешнему источнику для доступа в Интернет. Некоторые устройства более высокого класса также будут иметь встроенный настраиваемый аппаратный межсетевой экран и другие продвинутые сетевые возможности.

Итоги

• Концентратор склеивает сегменты локальной сети, устаревшее сетевое устройство.
• Коммутатор более эффективно объединяет компьютеры в локальных сетях.
• Также эти функции может выполнять маршрутизатор, но кроме этого имеет множество более продвинутых возможностей для маршрутизации TCP/IP пакетов между несколькими локальными и/или глобальными сетями.

Andy Si

04 июн 2013 г.

97669

Маршрутизатор и коммутатор: в чем разница?

Всем привет! Сегодня я постараюсь ответить на вопрос – чем отличается коммутатор от маршрутизатора и хаба? Сначала я коротко расскажу про каждое устройство, а в самом конце приведу точные отличия. Постараюсь все объяснять простыми словами, если у вас возникнут какие-то вопросы – то пишите в комментариях, и я постараюсь вам помочь.

СОВЕТ! Если вы хотите полностью понять все нюансы данного вопроса, то я советую читать все статьи по дополнительным ссылкам.

Хаб или концентратор

Это очень старое сетевое устройство, которое уже никто не использует, но оно нам необходимо для понимания всей сути построения сетей. Хаб (Hub) или концентратор – это устройство с несколькими сетевыми портами, которое начинает транслировать данные сразу от одного порта на все. Пока ничего не понятно? – сейчас расскажу на примере.

Представим, что у нас есть сеть из 5 компьютеров, которые подключены сразу к одному хабу. Чисто внешне он ничем не отличается от коммутатора или даже роутера. Вот у нас есть 5 портов и к каждому подключен свой ПК.

Если один компьютер попытается отправить письмо или сообщение на третий комп, то когда сообщение достигнет сетевого хаба – он продублирует это сообщение и отправит на все компьютеры разом. Проблема такой сети в том, что, если компьютеры будут активно общаться – сеть может в какой-то момент времени начать зависать и тупить, из-за того что хаб будет умножать каждое сообщение на 5. Именно поэтому его перестали использовать, и сейчас это устройство крайне редко встречается в сетях.

Коммутатор

Коммутатор или свич (Switch) – это очередное сетевое устройство, которое предназначено для построения локальных сетей. С виду оно ничем не отличается от того же хаба и имеет несколько сетевых LAN портов. Самое главное отличие коммутатора от хаба в том, что он грамотно отправляет и перераспределяет трафик в сети. То есть если компьютер с первого порта отправил сообщение на комп, подключенный к 5 порту, то коммутатор отправляет данные не на все порты как хаб, а только на нужный порт.

Но как коммутатор понимает на какой порт отправлять данные? – Для этого внутри у него есть таблица коммутации. В ней записаны номера портов, а также MAC-адреса подключенных компьютеров. МАК-адрес состоит из букв и цифр и является уникальным для каждого сетевого устройства.

Но самое главное в том, что МАК-адрес (физический адрес) назначается и присваивается изготовителем при конструкции его на заводе – это тоже очень важно. Коммутатор работает на канальные уровни модели OSI и передает в сети кадры.

Советую почитать более подробно про коммутатор и про модель OSI.

Маршрутизатор

Роутер или маршрутизатор – это устройство, которое также учувствует в построении сетей. Но имеет более сложную систему. Если коммутатор работал с таблицами коммутации и МАК-адресами, то маршрутизатор работает с таблицей маршрутизации. Таблица маршрутизации – может хранить в себе не только МАК-адреса, но также IP. Именно IP адресацию и использует роутер для общения.

Помимо всего прочего роутер чаще всего работает в сети как шлюз. Сейчас попытаюсь объяснить, что это такое на обычном примере. Скорее всего дома у вас уже есть домашний Wi-Fi роутер. Обычно провайдер прокидывает интернет-кабель в квартиру. Конечно подобный провод можно вставить просто напрямую в комп, но тогда интернетом будет пользоваться только один человек.

Встает вопрос: как поделиться интернетом со всеми жителями квартиры? – вот для этого и используют маршрутизатор.

1. Интернет кабель подключают в специальный WAN порт.
2. К локальным LAN портам можно подключить устройства локальной сети: компьютеры, ноутбуки, камеры видеонаблюдения, сетевые принтеры, телевизоры и многое другое.
3. Чаще всего такие роутеры имеют на своем борту Wi-Fi модуль, который позволяет подключать к локальной сети и другие устройства буквально по воздуху: телефоны, планшеты и т.д.
4. Итог такой: интернет у нас заходит в роутер через кабель, а далее маршрутизатор грамотно его распределяет на все устройство.

Задача роутера в том, чтобы все запросы и ответы доходили нужному адресату – что-то подобное мы видели и в коммутаторе. Также он грамотно работает шлюзом между двумя сетями. У роутера обычно есть два IP адреса: внешний и внутренний. Внешний чаще всего выдается провайдером, а внутренний вы можете задать самостоятельно.

Также роутер выступает в качестве DHCP-сервера, и он может самостоятельно выдавать IP адреса всем, подключенным локальным устройствам. Как видите у роутера куда более сложная работа. Также внутри у подобных аппаратов стоит очень сложная операционная система, которая имеет широкий функционал: от настройки VPN до фильтрации и родительского контроля.

Главное отличие коммутатора от маршрутизатора в том, что первый работает на канальном уровне, а вот роутер использует сетевой уровень с IP-адресацией. Передача данных идет с помощью пакетов, а не кадров, как у свитча.

В качестве дополнения почитайте более детально: про роутер и про Wi-Fi.

Главные отличия

Так в чем же разница между маршрутизатором, коммутатором и хабом? – давайте подытожим.

• Хаб– старый аппарат, которое при отправке сообщения отправляет его на все подключенные сетевые устройства. Не имеет каких-то сложных систем настроек и работает примитивно.
• Коммутатор– служит для построения локальных сетей. Работает с таблицей коммутации, которая основана на MAC-адресах. Не имеет сложной операционной системы, а настройку чаще всего делают через консоль. Работает на канальном уровне и общение идет с помощью кадров. Не может выступать в качестве DHCP-сервера, который раздает IP адреса.
• Роутер – чаще используется как для построения локальной сети, а также для работы шлюза. Может работать сразу с несколькими сетями, грамотно распределяя трафик между всеми устройствами. Имеет сложную операционную систему с настройками, где вы можете настроить фильтр сайтов, подключиться к VPN, задать жесткое ограничение по использованному трафику, настроить принт-сервер, изменить конфигурацию Wi-Fi и многое другое. Работает с IP-адресацией на сетевом уровне.

В домашних условиях используют именно маршрутизатор. Коммутаторы же чаще всего ставят на предприятиях, там где нужно подключить сразу большое количество сетевых устройств и компьютеров. Также коммутатор не работает с интернетом – именно поэтому его нет смысла устанавливать дома. Аналогично на предприятиях устанавливают и роутеры, которые помогают распределять трафик между несколькими сетями. Основная разница между коммутатором и маршрутизатором в том, что они выполняют разную функцию в сети.

Что взять для дома?Лучше всего приобрести себе хороший роутер. Коммутатор вам явно не нужен, так как он не работает с интернет-сетью. Можете посмотреть нашу подборку домашних интернет-центров тут.

Что лучше: роутер или свитч? У каждого из устройств есть свое применение и какие-то явные преимущества каждый сможет найти для себя в той или иной ситуации.

Switch — это… Что такое Switch?

Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Принцип работы коммутатора

Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Режимы коммутации

Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких параметров, как время ожидания и надежность передачи.

1. С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию во фрейме, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него фрейм.
2. Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает во фрейме только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нем нет метода обнаружения ошибок.
3. Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (фреймы размером 64 байта обрабатываются по технологии store-and-forward, остальные по технологии cut-through).

Возможности и разновидности коммутаторов

100-мегабитный управляемый коммутатор LS-100-8

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т. п. Многие управляемые коммутаторы позволяют выполнять дополнительные функции: QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство — стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами).

Литература

Ссылки

Wikimedia Foundation.
2010.

Урок 14. Принцип работы сетевого коммутатора Ethernet

Сегодня мы поговорим о том, как все же работает коммутатор.

Как мы уже знаем коммутаторы являются L2 устройствами, так как работают на канальном уровне. Они обрабатывают заголовок Ethernet кадра, а точнее MAC адреса получателя и отправителя, а также контрольную сумму.

Каждый коммутатор составляет таблицу MAC адресов (CAM table) всех хостов, подключенных в его порты.

Каким же образом он составляет эту таблицу? 

При включении питания коммутатора его таблица пуста.

Далее начинается процесс обучения, который представлен ниже

При поступлении каждого кадра на вход коммутатора, МАС адрес отправителя вносится в таблицу МАС адресов с указанием интерфейса, принявшего данный кадр.

Далее анализируется МАС адрес получателя. Если его нет в таблице, то коммутатор ретранслирует принятые кадры на все порты, кроме принявшего.

Если же МАС адрес получателя найден в таблице, то кадр направляется указанному в таблице интерфейсу.

Таблица адресов динамическая и сохраняется только  в оперативной памяти, то есть при отключении питания таблица удаляется. 

Все МАС адреса хранятся в таблице ограниченное время (aging-time), которое в некоторых коммутаторах можно изменить.

Почему нельзя сохранять адреса вечно? 

Дело в том, что может понадобиться реконфигурация сети и некоторые хосты могут быть отключены от портов коммутатора, поэтому таблица адресов уже будет неактуальна, что приведет к неправильному функционированию сети.

Режимы коммутации

Коммутаторы могут работать в одном из 3-х режимов: 

• С промежуточным хранением (Store and forward). Коммутатор принимает кадр, затем проверяет на наличие ошибок. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор пересылает его получателю.
• Сквозной (Cut-through). Коммутатор считывает МАС адрес получателя и сразу пересылает его получателю. Проверка на ошибки в данном режиме отсутствует.
• Бесфрагментный (Fragment-free). Принимаются первые 64 байта, которые анализируются на наличие ошибок и коллизий, а затем кадр пересылается получателю.

В целом процесс коммутации происходит довольно быстро.

А с чем это связано? 

Во-первых, сам процесс происходит на втором уровне (канальный уровень), что снижает время на обработку данных. Во-вторых, коммутация происходит не программно, а аппаратно. То есть для этого используются специализированные чипы ASIC.

А что это? 

Это специальные микросхемы, которые разрабатываются для решения узкопрофильных задач. Кроме того, они отличаются быстротой работы.

Широковещательный домен и домен коллизий

Как мы знаем, благодаря коммутации, каждому хосту выделяется канал связи. В то время, как в концентраторе эта возможность отсутствует. То есть имеется общий канал для всех хостов, благодаря чему и возникают коллизии. Поэтому такое подключение или сеть (с общим каналом) называют доменом коллизий.

Как видно из рисунка в сети с концентратором в определенный момент времени может вести передачу только один компьютер. В то время как остальные ждут, когда он закончит. Такой режим связи называется полудуплексным (half duplex).

Ситуация усугубляется, когда в сети растет количество компьютеров, так как времени на передачу для каждого компьютера выделяется все меньше и меньше.

То есть, чем больше компьютеров и концентраторов, тем хуже? 

Верно. Пропускная способность такой сети (домена коллизий) значительно снижается.

А как называется подключение с коммутатором? 

Так как  в коммутаторе коллизии в принципе исключены, то каждый его порт считается доменом коллизий. То есть в принципе, к порту можно подключить несколько хостов посредством концентратора, но пропускная способность при этом изменится только в рамках конкретного порта, к которому подключен концентратор. В сети с коммутаторами все хосты могут принимать и передавать данные одновременно, не мешая друг другу. Такой режим связи называется дуплексным (full duplex). 

Сама же сеть, в которой присутствуют только коммутаторы называется широковещательным доменом, так как коммутаторы обрабатывают и пропускают широковещательный (broadcast) трафик.

Что такое широковещательный (broadcast) трафик? 

Это когда в качестве получателя указывается адрес, говорящий, что данный пакет/кадр предназначен всем хостам.

Как выглядит такой адрес? 

В МАС адресе устанавливаются все единицы, то есть FF.FF.FF.FF.FF.

Как называется обычный трафик, когда в качестве получателя указывается конкретный получатель? 

Такой трафик называется одноадресатный (unicast).

Маршрутизаторы широковещательный трафик не пропускают, поэтому каждый порт маршрутизатора образует широковещательный домен.

Комментарии для сайта Cackle

Отличия коммутатора и маршрутизатора, в чем разница между этими устройствами

Большое количество специализированной техники, практически не отличающейся друг от друга внешне, нередко вызывает путаницу в терминах. Рассмотрим, чем отличается коммутатор от маршрутизатора и как используются эти устройства.

Коммутатор

Коммутатор — это устройство, которое соединяет между собой несколько узлов одной компьютерной сети. Такими узлами могут быть как собственно компьютеры, так и другие устройства: принтеры, серверы и так далее. Коммутатор способен передавать информацию от отправителя к получателю только в пределах этой локальной сети. Такое взаимодействие называется вторым (канальным) уровнем сетевой модели OSI.

Распространённое название для коммутатора — свитч (от английского to switch — «переключать»).

Сетевой коммутатор создаёт сеть из нескольких подключённых устройств, которые называют узлами

Принцип работы

Принцип работы коммутатора основан на мостовых технологиях. Данные, поступающие от одного узла сети, передаются прямо узлу-получателю. Последний при этом определяется при помощи специальной таблицы коммутации, в которой устройство хранит МАС-адреса узлов. Таким образом обеспечивается скорость и безопасность сетевого соединения.

Раньше вместо коммутатора использовались концентраторы. Эти устройства реализовывали первый уровень сетевой модели OSI — они передавали данные от отправного узла всем остальным, находящимся в сети. Этот подход морально устарел, поскольку требовал от каждого из узлов сети обработки всего трафика, независимо от того, кто был получателем пакета данных.

Коммутатор оснащён портами одного типа — LAN (Local Area Network), которые подходят для соединения локальных устройств, физически расположенных близко друг к другу.

Маршрутизатор

Чаще всего маршрутизатор называют роутером (хотя более правильная транслитерация — «раутер»). Это устройство предназначено для соединения нескольких сетей различных архитектур. Это значит, что маршрутизатор способен подключить вашу персональную домашнюю сеть к глобальной сети (интернету). Такое взаимодействие — это третий (сетевой) уровень модели OSI.

Особенность маршрутизатора — это возможность настройки правил передачи данных. Чаще всего это делается при помощи специального веб-интерфейса, доступ к которому осуществляется через браузер.

Практически все бытовые интернет-провайдеры используют подобный веб-интерфейс, чтобы позволить пользователю или администратору настраивать правила работы роутера

Безопасность этого устройства обеспечивается наличием встроенного брандмауэра, а также фильтрацией пакетов данных. Ещё одна распространённая дополнительная функция — беспроводная точка доступа Wi-Fi.

Бытовой маршрутизатор часто оснащён беспроводной точкой доступа

Маршрутизаторы используют не только для выхода в интернет. Крупные компании нередко выбирают роутер, чтобы снизить нагрузку локальной сети, разделив её на широковещательные домены или домены коллизий.

Принцип работы

Если коммутатор использует таблицу коммутации для определения узлов сети, то маршрутизатор применяет таблицу маршрутизации. Она более сложна, чем коммутаторный аналог, и содержит такие данные, как адрес, маску сети назначения, шлюз, интерфейс и метрику всех устройств сети, включая другие маршрутизаторы. При помощи этой таблицы роутер способен определить самый короткий путь передачи данных от одного устройства сети (например, сервера какого-либо сайта) до другого (к примеру, вашего персонального компьютера).

Маршрутизация (то есть определение атрибутов узлов в таблице) бывает динамической и статической. В быту чаще всего используется первый вариант — он прост, не требует от пользователя особой настройки сети. Маршрутизатор самостоятельно назначает динамические IP-адреса подключённым устройствам, используя протокол DHCP. Сам роутер при этом получает IP-адрес от внешнего провайдера. Статическая же маршрутизация позволяет чётко задать адреса для каждого устройства в сети. Этот метод используется для защиты пакетов данных и предупреждает их получение «неправильными» адресатами.

Бытовой маршрутизатор оснащён несколькими портами LAN и одним WAN (Wide Area Network). В WAN-порт подключается сетевой кабель от провайдера, обеспечивающий доступ в интернет. В LAN-порты подключают компьютеры пользователей.

Бытовой роутер, как правило, оснащён только одним WAN-портом, через который роутер связывается с глобальной сетью

При помощи веб-интерфейса можно ограничить доступ в интернет устройствам, подключённым к конкретным LAN-портам. При этом доступ к локальной сети у этих компьютеров останется.

В чём разница

Теперь, когда мы знаем основные характеристики и особенности маршрутизатора и коммутатора, выделить их различия несложно:

• коммутатор осуществляет связь между устройствами только одной сети, в то время как маршрутизатор может связывать несколько сетей;
• для маршрутизатора можно настроить правила передачи данных;
• коммутатор не получится подключить к интернету;
• коммутатор использует только LAN-порты, а в маршрутизаторе присутствует как минимум один WAN-порт, обеспечивающий связь с глобальной сетью.

Можно сделать несложный вывод — коммутатор использовать в качестве маршрутизатора нельзя, а вот маршрутизатор выполняет функции коммутатора. Если отключить доступ к интернету, то роутер будет абсолютно аналогичен обычному свитчу.

Коммутатор и маршрутизатор — внешне похожие устройства, которые выполняют различные функции. Зная их особенности и функции, нетрудно отличить одно от другого.

Чем коммутатор отличается от свитча?

Мир компьютерной периферии и сетевого оборудования разнообразен и увлекателен, но зачастую мы сами не знаем, как реализовать те или иные возможности домашних машин. Предположим, у вас дома есть три компьютера: два ноутбука и один стационарный. Вы хотите связать всех их единой локальной сетью. Было бы их два, все бы решалось обжатым с двух сторон обыкновенным и знакомым всем интернет-кабелем. Но третий компьютер имеет всего один разъем сетевой карты. Разве что это не системный блок с двумя картами. Выбор способов создания локалки имеется. Кто-то, например, решит осуществить такую задачу при помощи роутера. Ну а кто-то предпочтет коммутатор.

Если таковой есть — хорошо, а если нет, то надо идти в магазин. И вот тут начинается самое интересное. В хорошем компьютерном магазине конечно же знают, что коммутатор и switch IBM 1Gb — это одно и то же. А вот в крупной сети бытовой техники на вопрос о наличии в продаже коммутаторов могут ответить отрицательно, но если продавцу-консультанту задать тот же вопрос о свитчах — он с радостью укажет вам путь к полкам с этими устройствами. Вообще, это неудивительно, ведь на большинстве коробок с коммутаторами русских надписей нет, зато ярко красуется английское switch. С помощью этого устройства вы с легкостью организуете локальную сеть для большого числа компьютеров в своем доме.

Еще не так давно коммутатор считался каким-то очень сложным оборудованием, да и стоил больших денег, то сегодня все кардинальным образом изменилось. Коммутаторы почти вытеснили так называемые хабы, или, иначе говоря, концентраторы, став доступными и в цене, и для широкого круга пользователей, в том числе для офисов и домашних нужд. Важно лишь понимать, что сложным оборудованием они быть не перестали. Для этого существуют так называемые управляемые коммутаторы, имеющие больший спектр возможностей. Для дома, например, стоит покупать только неуправляемый или, иначе говоря, мини-коммутатор, насчитывающий не более 8 портов.

Обычно домашний мини-коммутатор не требует установки дополнительного программного обеспечения и относительно легок в настройках. Буквально достаточно включить свитч в сеть и устройства, подключаемые к нему, будут объединяться в единую локальную сеть. Остальное за системными настройками ОС. В любом случае, в интернете много статей на тему того, что можно сделать при помощи коммутатора/свитча, и какие возможности открываются владельцам таких устройств.

Строим домашнюю сеть.Что умного бывает в умных сетевых коммутаторах?

Содержание

В подавляющем числе домашних локальных сетей из активного оборудования используется только беспроводной роутер. Однако в случае, если вам нужно более четырех проводных подключений потребуется добавить сетевой коммутатор (хотя сегодня есть роутеры и на семь-восемь портов для клиентов). Второй распространенной причиной для приобретения этого оборудования является более удобная разводка сети. Например, вы можете установить коммутатор около ТВ, подключить к нему один кабель от роутера, а в другие порты — сам телевизор, медиаплеер, игровую приставку и другое оборудование.

Простейшие модели сетевых коммутаторов имеют всего буквально пару ключевых характеристик — число портов и их скорость. А учитывая современные требования и развитие элементной базы, можно говорить о том, что если не стоит цели экономии любой ценой или каких-то специфических требований, стоит покупать модели с гигабитными портами. Сети FastEthernet со скоростью 100 Мбит/с сегодня конечно используются, но маловероятно, что их пользователи столкнутся с проблемой нехватки портов на роутере. Хотя конечно и это возможно, если вспомнить продукты некоторых известных производителей на один или два порта для локальной сети. Тем более здесь будет уместно применение гигабитного коммутатора для увеличения производительности всей проводной локальной сети.

Кроме этого, при выборе можно также учитывать бренд, материал и дизайн корпуса, вариант реализации блока питания (внешний или внутренний), наличие и расположение индикаторов и другие параметры. Что удивительно, привычная по многим другим устройствам характеристика скорости работы в данном случае практически не имеет смысла, о чем недавно вышел материал. В тестах передачи данных модели совершенно разных категорий и стоимости показывают одинаковые результаты.

В этой статье мы решили коротко рассказать о том, что же может быть интересного и полезного в «настоящих» коммутаторах второго уровня (Level 2). Конечно, этот материал не претендует на максимально подробное и глубокое изложение темы, но, хочется надеяться, будет полезен тем, кто встретился с более серьезными задачами или требованиями при построении своей локальной сети в квартире, доме или офисе, чем поставить роутер и настроить Wi-Fi. Кроме того, многие темы будут изложены в упрощенном формате, отражающем только основные моменты в интересной и разнообразной теме коммутации сетевых пакетов.

Прошлые статьи серии «Строим домашнюю сеть« доступны по ссылкам:

Кроме того, полезная информация о построении сетей доступна в этом подразделе.

Теория

Для начала вспомним, как работает «обычный» сетевой коммутатор.

Эта «коробочка» имеет небольшие размеры, несколько портов RJ45 для подключения сетевых кабелей, набор индикаторов и вход питания. Она работает согласно запрограммированным производителем алгоритмам и не имеет каких-либо доступных для пользователя настроек. Используется принцип «подключил кабели — включил питание — работает». Каждое устройство (точнее его сетевой адаптер) в локальной сети имеет уникальный адрес — MAC-адрес. Он состоит из шести байтов и записывается в формате «AA:BB:CC:DD:EE:FF» с шестнадцатеричными цифрами. Узнать его можно программным способом или подсмотреть на информационной табличке. Формально считается, что этот адрес выдан производителем на этапе производства и является уникальным. Но в некоторых случаях это не так (уникальность требуется только в пределах локального сегмента сети, а поменять адрес можно без труда во многих операционных системах). Кстати, по первым трем байтам иногда можно узнать название создателя чипа или даже всего устройства.

Если для глобальной сети (в частности Интернет), адресация устройств и обработка пакетов производится на уровне IP-адресов, то в каждом отдельном локальном сегменте сети для этого применяются MAC-адреса. Все устройства в одной локальной сети должны иметь разные MAC-адреса. Если это не так — будут проблемы с доставкой сетевых пакетов и работой сети. При этом данный низкий уровень обмена информацией реализован внутри сетевых стеков операционных систем и пользователю не требуется с ним взаимодействовать. Пожалуй, в реальности распространены буквально пара ситуаций, где может использоваться MAC-адрес. Например, при замене роутера на новом устройстве указать тот же MAC-адрес порта WAN, что был на старом. Второй вариант — включение на роутере фильтров по MAC-адресу для блокировки доступа к Интернет или Wi-Fi.

Обычный сетевой коммутатор позволяет объединить несколько клиентов для реализации обмена между ними сетевым трафиком. Причем к каждому порту может быть подключен не только один компьютер или другое устройство-клиент, но и другой коммутатор со своими клиентами. Грубо схема работы коммутатора выглядит следующим образом: при поступлении на порт пакета он запоминает MAC отправителя и записывает его в таблицу «клиенты на этом физическом порту», адрес получателя проверяется по другим таким же таблицам и при его нахождении в одной из них, пакет отправляется в соответствующий физический порт. Дополнительно предусмотрены алгоритмы для исключения петель, поиска новых устройств, проверки смены устройством порта и другие. Для реализации этой схемы не требуется какой-либо сложной логики, все работает на достаточно простых и недорогих процессорах, так что, как мы говорили выше, даже младшие модели способны показать максимальные скорости.

Управляемые или называемые иногда «умными» (Smart) коммутаторы существенно сложнее. Они способны использовать больше информации из сетевых пакетов для реализации более сложных алгоритмов их обработки. Некоторые из этих технологий могут оказаться полезными и домашним пользователям «высокого уровня» или с повышенными требованиями, а также для решения некоторых специальных задач.

Коммутаторы второго уровня (Level 2, уровень канала данных) способны учитывать при коммутации пакетов информацию, находящуюся внутри некоторых полей сетевых пакетов, в частности VLAN, QoS, мультикаст и некоторых других. Именно о таком варианте мы и поговорим в этой статье. Более сложные модели третьего уровня (Level 3) могут считаться уже маршрутизаторами, поскольку они оперируют IP-адресами и работают с протоколами третьего уровня (в частности RIP и OSPF).

Обратим внимание, что единого универсального и стандартного набора возможностей управляемых коммутаторов нет. Каждый производитель составляет собственные линейки продуктов исходя из своего представления о требованиях потребителей. Так что в каждом случае стоит обращать внимание на спецификации конкретного продукта и их соответствие поставленным задачам. Ни о каких «альтернативных» прошивках с более широкими возможностями здесь, конечно, речи нет.

Коммутатор Zyxel GS2200-8HP

В качестве примера, мы используем устройство Zyxel GS2200-8HP. Эта модель давно представлена на рынке, но вполне подойдет для данной статьи. Современные продукты этого сегмента от Zyxel в целом обеспечивают сходные возможности. В частности, актуальное устройство такой же конфигурации предлагается под артикулом GS2210-8HP.

Zyxel GS2200-8HP представляет собой восьмипортовый (в серии есть версия и на 24 порта) управляемый гигабитный коммутатор Level 2, в котором также есть поддержка PoE и совмещенные порты RJ45/SFP, а также некоторые функции более высоких уровней коммутации.

По формату его можно назвать настольной моделью, но в комплекте поставки предусмотрен дополнительный крепеж для установки в стандартную 19″ стойку. Корпус изготовлен из металла. На правом торце мы видим решетку вентиляции, а с противоположной стороны установлены два небольших вентилятора. Сзади присутствуют только вход сетевого кабеля для встроенного блока питания.

Все подключения традиционно для такого оборудования осуществляются с лицевой стороны для удобства применения в стойках с патч-панелями. Слева находится вставка с логотипом производителя и подсвечиваемым названием устройства. Далее идут индикаторы — питание, система, тревога, светодиоды статуса/активности и подачи питания для каждого порта.

Следом установлены основные восемь сетевых разъемов, а после них два RJ45 и два дублирующих их SFP с собственными индикаторами. Подобные решения являются еще одной характерной особенностью подобных устройств. Обычно SFP применяется для подключения оптических линий связи. Основным их отличием от привычной витой пары является возможность работы на существенно больших расстояниях — до десятков километров.

Из-за того, что здесь могут использоваться разные типы физических линий, непосредственно в коммутаторе установлены порты стандарта SFP, в которые необходимо доустанавливать специальные модули-трансиверы, а уже к ним подключаются оптические кабели. При этом получаемые порты не отличаются по своим возможностям от остальных, конечно если не считать отсутствия поддержки PoE. Их тоже можно использовать в режиме объединения портов, сценариях с VLAN и другими технологиями.

Завершает описание консольный последовательный порт. Он применяется для сервисного обслуживания и других операций. В частности отметим, что привычной для домашнего оборудования кнопки сброса настроек здесь нет. В сложных случаях потери контроля придется подключаться через последовательный порт и в режиме отладки перезагружать весь файл конфигурации.

Решение поддерживает администрирование через Web и командную строку, обновление прошивки, протокол 802.1x для защиты от несанкционированных подключений, SNMP для интеграции в системы мониторинга, пакеты с размером до 9216 байт (Jumbo Frames) для увеличения производительности сети, сервисы коммутации второго уровня, возможность стекирования для удобства администрирования.

Из восьми основных портов половина поддерживает PoE+ с подачей до 30 Вт на порт, а остальные четыре — PoE с 15,4 Вт. Максимальная потребляемая мощность составляет 230 Вт, из которых до 180 Вт может отдаваться через PoE.

Электронная версия руководства пользователя насчитывает более трех сотен страниц. Так что описанные в этой статье функции представляют собой лишь небольшую часть возможностей данного устройства.

Управление и контроль

В отличие от простых сетевых коммутаторов, «умные» имеют средства для удаленной настройки. В их роли чаще всего выступает привычный Web-интерфейс, а для «настоящих админов» предусмотрен доступ к командной строке со своим интерфейсом по telnet или ssh. Аналогичную командную строку можно получить и через подключение к последовательному порту на коммутаторе. Кроме привычки, работа с командной строкой имеет преимущество в виде удобной возможности автоматизации с применением скриптов. Есть также поддержка протокола FTP, что позволяет оперативно загружать файлы новых прошивок и управлять конфигурациями.

Например, вы можете проверять статус подключений, управлять портами и режимами, разрешать или запрещать доступ и так далее. Кроме того, этот вариант менее требователен к полосе пропускания (требует меньше трафика) и используемому для доступа оборудованию. Но на скриншотах конечно более красиво выглядит Web-интерфейс, так что в этой статье для иллюстраций будем использовать его. Защита обеспечивается традиционным именем/паролем администратора, есть поддержка HTTPS, а также можно настроить дополнительные ограничения на доступ к управлению коммутатором.

Заметим, что в отличие от многих домашних устройств, в интерфейсе есть явная кнопка сохранения текущей конфигурации коммутатора в его энергонезависимую память. Также на многих страницах можно использовать кнопку «Help» для вызова контекстной подсказки.

Еще один вариант контроля за работой коммутатора — использование протокола SNMP. С применением специализированных программ, вы можете получить информацию об аппаратном состоянии устройства, например температуре или пропадании линка на порту. Для крупных проектов будет полезна реализация специального режима управления несколькими коммутаторами (кластером коммутаторов) из единого интерфейса — Cluster Management.

Минимальные начальные действия при запуске устройства обычно включают в себя обновление прошивки, изменение пароля администратора и настройку собственного IP-адреса коммутатора.

Кроме того, обычно стоит обратить внимание на такие опции, как сетевое имя, синхронизация встроенных часов, отправку журнала событий на внешний сервер (например, Syslog).

При планировании схемы сети и настроек коммутатора, рекомендуется заранее просчитать и продумать все моменты, поскольку устройство не имеет встроенных средств контроля блокировок и противоречий. Например, если вы «забудете», что ранее настраивали агрегацию портов, то VLAN с их же участием могут вести себя совсем не так, как требуется. Не говоря уже о возможности потери связи с коммутатором, что особенно неприятно при удаленном подключении.

Агрегация портов

Одной из базовых «умных» функций коммутаторов является поддержка технологий агрегации (объединения) сетевых портов. Также для этой технологии применяются такие термины, как транкинг (trunking), склейка адаптеров (bonding), сопряжение (teaming). В этом случае клиенты или другие коммутаторы подключаются к этому коммутатору не одним кабелем, а сразу несколькими. Конечно, для этого требуется иметь и несколько сетевых карт на компьютере. Сетевые карты могут быть как отдельными, как и выполненными в виде одной платы расширения с несколькими портами. Обычно в данном сценарии речь идет о двух или четырех линках. Основные решаемые таким образом задачи — увеличение скорости сетевого подключения и увеличение его надежности (дублирование). Коммутатор может поддерживать сразу несколько подобных соединений в зависимости от своей аппаратной конфигурации, в частности, числа физических портов и мощности процессора. Одним из вариантов является соединение по такой схеме пары коммутаторов, что позволит увеличить общую производительность сети и исключить узкие места.

Для реализации схемы желательно использовать сетевые карты, явно поддерживающие эту технологию. Но в общем случае, реализация агрегации портов может быть выполнена и на программном уровне. Данная технология чаще всего реализуется через открытый протокол LACP/802.3ad, который применяется для контроля состояния линков и управления ими. Но встречаются и частные варианты отдельных вендоров.

На уровне операционной системы клиентов после соответствующей настройки обычно просто появляется новый стандартный сетевой интерфейс, который имеет свои MAC- и IP-адреса, так что все приложения могут работать с ним без каких-либо специальных действий.

Отказоустойчивость обеспечивается наличием нескольких физических соединений устройств. При отказе соединения, трафик автоматически перенаправляется по оставшимся линкам. После восстановления линии она снова включится в работу.

Что касается увеличения скорости, то здесь ситуация немного сложнее. Формально можно считать, что производительность умножается согласно числу используемых линий. Однако реальный рост скорости приема-передачи данных зависит от конкретных задач и приложений. В частности, если речь идет о такой простой и распространенной задаче, как чтение файлов с сетевого накопителя на компьютере, то от объединения портов она ничего не выиграет, даже если оба устройства подключены к коммутатору несколькими линками. А вот если объединение портов будет настроено на сетевом накопителе и к нему будут обращаться одновременно несколько «обычных» клиентов, то этот вариант уже получит существенный выигрыш в общей производительности.

Некоторые примеры использования и результаты тестирования приводятся в статье. Таким образом, можно говорить о том, что применение технологий объединения портов в домашних условиях будет полезным только при наличии нескольких быстрых клиентов и серверов, а также достаточно высокой нагрузки на сеть.

Настройка агрегации портов в коммутаторе обычно несложная. В частности, на Zyxel GS2200-8HP нужные параметры находятся в меню Advanced Application — Link Aggregation. Всего данная модель поддерживает до восьми групп. При этом ограничений по составу групп нет — вы можете использовать любой физический порт в любой группе. Коммутатор поддерживает как статическую схему объединения портов, так и LACP.

На странице статуса можно проверить текущие назначения по группам.

На странице настроек указываются активные группы и их тип (применяется для выбора схемы распределения пакетов по физическим линкам), а также назначение портов в нужные группы.

При необходимости включаем LACP для требуемых групп на третьей странице.

Далее нужно настроить аналогичные параметры на устройстве с другой стороны линка. В частности на сетевом накопителе QNAP это делается следующим образом — заходим в настройки сети, выбираем порты и тип их объединения.

После этого можно проверить статус портов на коммутаторе и оценить эффективность решения в ваших задачах.

VLAN

При обычной конфигурации локальной сети «гуляющие» по ней сетевые пакеты используют общую физическую среду, как потоки людей на станциях пересадок в метро. Конечно, коммутаторы в определенном смысле исключают попадание «чужих» пакетов на интерфейс вашей сетевой карты, однако некоторые пакеты, например широковещательные, способны проникнуть в любые уголки сети. Несмотря на простоту и высокую скорость работы данной схемы, встречаются ситуации, когда по некоторым причинам вам необходимо разделить определенные виды трафика. Это может быть вызвано требованиями безопасности или необходимостью обеспечения требований производительности или приоритезации.

Конечно, данные вопросы можно решить созданием отдельного сегмента физической сети — со своими коммутаторами и кабелями. Но не всегда это возможно реализовать. Здесь может пригодиться технология VLAN (Virtual Local Area Network) — логической или виртуальной локальной компьютерной сети. Для нее также может встречаться обозначение 802.1q.

В грубом приближении можно описать работу данной технологии, как использование дополнительных «меток» для каждого сетевого пакета при его обработке в коммутаторе и на конечном устройстве. При этом обмен данными работает только в пределах группы устройств с одинаковыми VLAN. Поскольку не все оборудование использует VLAN, то в схеме также используются такие операции как добавление и удаление тегов сетевого пакета при их проходе через коммутатор. Соответственно добавляется он при получении пакета с «обычного» физического порта для отправки через сеть VLAN, а удаляется при необходимости передачи пакета из сети VLAN на «обычный» порт.

В качестве примера использования данной технологии можно вспомнить мультисервисные подключения операторов — когда по одному кабелю вы получаете доступ к Интернет, IPTV и телефонию. Это встречалось ранее в ADSL-подключениях, а сегодня применяется в GPON.

Рассматриваемый коммутатор поддерживает упрощенный режим «Port-based VLAN», когда разделение на виртуальные сети проводится на уровне физических портов. Эта схема менее гибкая, чем 802.1q, но может быть удобна в некоторых конфигурациях. Отметим, что этот режим взаимоисключающий с 802.1q, а для выбора предусмотрен соответствующий пункт в Web-интерфейсе.

Для создания VLAN по стандарту 802.1q нужно на странице Advanced Applications — VLAN — Static VLAN указать имя виртуальной сети, ее идентификатор, а потом выбрать участвующие в работе порты и их параметры. Например, при подключении обычных клиентов стоит убирать из отправляемых к ним пакетов метки VLAN.

В зависимости от того, является ли это подключением клиентов или же соединением коммутаторов, на странице Advanced Applications — VLAN — VLAN Port Settings нужно настроить требуемые опции. В частности это касается добавления меток к поступающим на вход порта пакетам, разрешении трансляции через порт пакетов без тегов или с другими идентификаторами и изоляции виртуальной сети.

Контроль доступа и аутентификация

Технология Ethernet первоначально не поддерживала средств контроля доступа к физической среде. Достаточно было включить устройство в порт коммутатора — и оно начинало работать в составе локальной сети. Во многих случаях этого достаточно, поскольку защита обеспечивается сложностью прямого физического подключения к сети. Но сегодня требования к сетевой инфраструктуре существенно изменились и реализация протокола 802.1x все чаще встречается в сетевом оборудовании.

В этом сценарии при подключении к порту коммутатора клиент предоставляет свои аутентификационные данные и без подтверждения со стороны сервера контроля доступа никакой обмен информацией с сетью не происходит. Чаще всего, схема подразумевает наличие внешнего сервера, такого как RADIUS или TACACS+. Использование 802.1x обеспечивает также дополнительные возможности по контролю сетевой работы. Если в стандартной схеме «привязаться» можно только к аппаратному параметру клиента (MAC-адресу), например, для выдачи IP, установки ограничений скорости и прав доступа, то работа с аккаунтами пользователей будет более удобна в крупных сетях, поскольку позволяет обеспечить мобильность клиентов и другие возможности верхнего уровня.

Для проверки использовался сервер RADIUS на сетевом накопителе QNAP. Он выполнен в виде отдельно устанавливаемого пакета и имеет собственную базу пользователей. Для указанной задачи он вполне подходит, хотя в целом возможностей у него немного.

В качестве клиента выступал компьютер с Windows 8.1. Для использования 802.1x на нем нужно включить один сервис и после этого в свойствах сетевой карты появляется новая закладка.

Заметим, что речь в данном случае идет исключительно о контроле доступа к физическому порту коммутатора. Кроме того, не забываем, что необходимо обеспечить постоянный и надежный доступ коммутатора к серверу RADIUS.

Управление полосой пропускания

Для реализации этой возможности в коммутаторе есть две функции. Первая, наиболее простая, позволяет ограничить входящий и исходящий трафик на указанном физическом порту.

Также этот коммутатор позволяет использовать приоритезацию для физических портов. В этом случае жестких границ для скорости нет, но можно выбрать устройства, трафик которых будет обрабатываться в первую очередь.

Вторая входит в более общую схему с классификацией коммутируемого трафика по различным критериям и является только одним из вариантов ее использования.

Сначала на странице Classifier нужно определить правила классификации трафика. В них применяются критерии Level 2 — в частности MAC-адреса, а также в данной модели можно применять и правила Level 3 — включая тип протокола, IP-адреса и номера портов.

Далее на странице Policy Rule вы указываете необходимые действия с «отобранным» по выбранным правилам трафиком. Здесь предусмотрены следующие операции: установка метки VLAN, ограничение скорости, вывод пакета на заданный порт, установка поля приоритета, отбрасывание пакета. Данные функции позволяют, например, ограничить скорости обмена данными для данных клиентов или сервисов.

Более сложные схемы могут использовать поля приоритета 802.1p в сетевых пакетах. Например, вы можете указать коммутатору сначала обрабатывать трафик телефонии, а просмотру страниц в браузерах выставить наименьший приоритет.

PoE

Еще одна возможность, которая не относится к непосредственно процессу коммутации пакетов — обеспечение питания клиентских устройств через сетевой кабель. Часто это используется для подключения IP-камер, телефонных аппаратов и беспроводных точек доступа, что позволяет сократить число проводов и упростить коммутацию. При выборе такой модели важно учитывать несколько параметров, основной из которых — используемый клиентским оборудованием стандарт. Дело в том, что некоторые производители используют собственные реализации, которые несовместимы с другими решениями и могут даже привести к поломке «чужого» оборудования. Также стоит выделять «пассивный PoE», когда осуществляется передача питания с относительно низким напряжением без обратной связи и контроля получателя.

Более правильным, удобным и универсальным вариантом будет использование «активного PoE», работающего по стандартам 802.3af или 802.3at и способного передать до 30 Вт (в новых версиях стандартов встречаются и более высокие значения). В этой схеме передатчик и получатель обмениваются между собой информацией и согласуют необходимые параметры питания, в частности потребляемую мощность.

Для проверки мы подключили к коммутатору камеру Axis, совместимую с PoE 802.3af. На лицевой панели коммутатора зажегся соответствующий индикатор подачи питания на этот порт. Далее через Web-интерфейс мы сможем проконтролировать статус потребления по портам.

Также интересна возможность управления подачей питания на порты. Поскольку если камера подключена одним кабелем и находится в труднодоступном месте, для ее перезагрузки при необходимости потребуется отключать этот кабель или на стороне камеры или в коммутационном шкафу. А здесь вы можете зайти удаленно на коммутатор любым доступным способом и просто снять галочку «подавать питания», а потом поставить ее обратно. Кроме того, в параметрах PoE можно настроить систему приоритетов для предоставления питания.

Дополнительные возможности

Как мы писали ранее, ключевым полем сетевых пакетов в данном оборудовании является MAC-адрес. Управляемые коммутаторы часто имеют набор сервисов, ориентированных на использование этой информации.

Например, рассматриваемая модель поддерживает статическое назначение MAC-адресов на порт (обычно эта операция происходит автоматически), фильтрацию (блокировку) пакетов по MAC-адресам отправителя или получателя.

Кроме того, вы можете ограничить число регистраций MAC-адресов клиентов на порту коммутатора, что также можно считать дополнительной опцией повышения безопасности.

Большинство сетевых пакетов третьего уровня обычно однонаправленные — идут от одного адресата одному получателю. Но некоторые сервисы применяют технологию мультикаст, когда получателей у одного пакета сразу несколько. Наиболее известный пример — это IPTV. Использование мультикаст здесь позволяет существенно сократить требования к полосе пропускания при необходимости доставки информации большому числу клиентов. Например, мультикаст 100 ТВ каналов с потоком 1 Мбит/с потребует 100 Мбит/с при любом числе клиентов. Если же использовать стандартную технологию, то 1000 клиентов потребовали бы 1000 Мбит/с.

Не будем вдаваться в подробности работы IGMP, отметим только возможность тонкой настройки коммутатора для эффективной работы при большой нагрузке данного типа.

В сложных сетях могут применяться специальные протоколы для контроля за путем прохождения сетевых пакетов. В частности, они позволяют исключить топологические петли («зацикливание» пакетов). Рассматриваемый коммутатор поддерживает STP, RSTP и MSTP и имеет гибкие настройки их работы.

Еще одной востребованной в крупных сетях функцией является защита от ситуаций типа «широковещательный шторм». Это понятие характеризует существенное увеличение широковещательных пакетов в сети, блокирующих прохождение «обычного» полезного трафика. Наиболее простым способом борьбы с этим является установка ограничений на обработку определенного числа пакетов в секунду для портов коммутатора.

Дополнительно в устройстве есть функция Error Disable. Она разрешает коммутатору отключать порты в случае обнаружения на них чрезмерного служебного трафика. Это позволяет сохранить производительность и обеспечить автоматическое восстановление работы после исправления проблемы.

Еще одна задача, связанная скорее с требованиями безопасности, — мониторинг всего трафика. В обычном режиме коммутатор реализует схему отправки пакетов только непосредственно их получателям. «Поймать» на другом порту «чужой» пакет невозможно. Для реализации этой задачи используется технология «зеркалирования» портов — на выбранных порт коммутатора подключается контрольное оборудование и настраивается отправка на этот порт всего трафика с указанных других портов.

Функции IP Source Guard, DHCP Snooping ARP Inspection также ориентированы на повышение безопасности. Первая позволяет настроить фильтры с участием MAC, IP, VLAN и номера порта, через которые будут проходить все пакеты. Вторая защищает протокол DHCP, третья автоматически блокирует неавторизованных клиентов.

Заключение

Безусловно, описанные выше возможности составляют лишь толику от доступных сегодня на рынке технологий сетевой коммутации. И даже из этого небольшого списка найти реальное применение у домашних пользователей могут далеко не все из них. Пожалуй, наиболее распространенными можно назвать PoE (например, для питания сетевых видеокамер), объединение портов (в случае крупной сети и необходимости быстрого обмена трафиком), контроль трафика (для обеспечения работы потоковых приложений при высокой нагрузке на канал).

Конечно, совсем не обязательно для решения этих задач использовать именно устройства бизнес-уровня. Например, в магазинах можно найти обычный коммутатор с PoE, объединение портов есть и в некоторых топовых роутерах, приоритезация также начинает встречаться в некоторых моделях с быстрыми процессорами и качественным программным обеспечением. Но, на наш взгляд, вариант приобретения более профессионального оборудования, в том числе и на вторичном рынке, вполне можно рассматривать и для домашних сетей с повышенными требованиями к производительности, безопасности и управляемости.

Кстати, на самом деле есть еще один вариант. Как мы говорили выше во всех «умных» коммутаторах непосредственно «ума» может быть разное количество. А у многих производителей есть серии продуктов, которые вполне укладываются в домашний бюджет и при этом способны обеспечить многие из описанных выше возможностей. В качестве примера можно упомянуть Zyxel GS1900-8HP.

Эта модель имеет компактный металлический корпус и внешний блок питания, в ней установлено восемь гигабитных портов с PoE, а для настройки и управления предусмотрен Web-интерфейс.

Прошивка устройства поддерживает агрегацию портов с LACP, VLAN, ограничение скорости портов, 802.1x, зеркалирование портов и другие функции. Но в отличие от описанного выше «настоящего управляемого коммутатора», настраивается это все исключительно через Web-интерфейс и, при необходимости, даже с использованием помощника.

Конечно, речи не идет о близости этой модели описанному выше устройству по своим возможностям в целом (в частности, здесь отсутствуют средства классификации трафика и функции Level 3). Скорее это просто более подходящий для домашнего пользователя вариант. Аналогичные модели можно найти в каталогах и других производителей.

Что такое коммутатор?

Обновлено: 30.06.2020, Computer Hope

Коммутатор может относиться к любому из следующего:

1. Переключатель — это часть физической схемы, которая управляет потоком сигналов. Наличие переключателя или тумблера позволяет открывать или закрывать соединение. В открытом состоянии переключатель пропускает сигнал или мощность через соединение. В замкнутом состоянии переключатель останавливает поток и разрывает соединение цепи.Ранние компьютеры, такие как Altair, использовали переключатели как форму ввода для компьютера.

2. В сети коммутатор — это аппаратное устройство, которое фильтрует и пересылает сетевые пакеты, но часто не способно на большее. Сетевой коммутатор более продвинутый, чем концентратор, но не такой продвинутый, как маршрутизатор. На рисунке показан пример 5-портового коммутатора NETGEAR.

Первым сетевым устройством, которое было добавлено в Интернет, был коммутатор, называемый IMP, который помог отправить первое сообщение 29 октября 1969 года.

3. Выключатель — это также кнопка или рычаг, с помощью которого можно включить или выключить устройство.

4. На клавиатуре компьютера переключатель — это то, что находится под каждой клавишей, которая дает ей ответ при нажатии. Например, ножничный переключатель — это тип переключателя, который используется в портативных компьютерах. На рисунке показан ножничный переключатель и то, как клавиша сжимается при нажатии.

5. При обращении к команде доступен командный переключатель , который можно использовать с командой.Например, команду «fdisk» можно использовать с переключателем / MBR. Использование «FDISK / MBR» позволит пользователю воссоздать главную загрузочную запись.

Совет

Если вы хотите увидеть все доступные переключатели для команды, найдите команду на нашем сайте. На каждой из наших командных страниц есть полный список всех доступных переключателей с объяснением каждого переключателя.

Запись

Командный переключатель не следует путать с командным параметром.

6. При обращении к команде переключателей эта команда загружается через config.sys и позволяет добавлять и удалять различные функции MS-DOS. См. Страницу команды переключателей для получения дополнительной информации об этой команде.

Коммутатор 5ESS, аргумент, мост, соединение, параметры электроники, параметры оборудования, параметры сети, параметр, коммутатор программиста, маршрутизатор

.

Типы переключателей — конструкция, работа и применение переключателей

Различные типы электрических и механических переключателей

Что такое переключатель?

В электрических и электронных системах выключатель — это устройство, которое может включать или выключать электрическую цепь автоматически или вручную. Другими словами, электрический переключатель — это управляющее устройство, которое прерывает прохождение тока или изменяет направление тока в цепи.Почти все электрические и электронные системы содержат по крайней мере один переключатель, который используется для включения или выключения устройства. Кроме того, переключатель используется для управления работой схемы, и пользователь может активировать или деактивировать всю или некоторые части или процесс подключенной схемы.

Типы переключателей

Типы переключателей

• SPST (однополюсный, односторонний)
• SPDT (однополюсный, двухходовой)
• DPST (двухполюсный, одинарный)
• DPDT (двухполюсный, двусторонний)
• 2P6T (двухполюсный, шестиходовой)
• Промежуточный переключатель
• Переключатель опоздания
• Переключатель мгновенного действия
• Кнопочный переключатель
• Тумблер
• Переключатель Mosfet
• Релейный переключатель
• Транзистор как переключатель
• Механический, электрический и переключатели для электроники

Мы обсудим различные типы этих переключателей в деталях, приведенных ниже:

Как правило, переключатели могут быть категорий как.

• Механические переключатели
• Электрические / электронные переключатели

Оба этих переключателя типа широко используются в электрических и электронных системах. Выбор типа переключателя зависит от системы, в которую они будут включены. Переключатели также могут быть категориями на разных основаниях. Мы обсудим их один за другим позже в этой статье.

Переключатели также могут быть категориями на основе удержания текущего состояния.

Переключатель-защелка

Переключатель-защелка сохраняет свое состояние, включено или выключено до тех пор, пока не будут инициированы новые команды.

Переключатель мгновенного действия

Переключатель мгновенного действия сохраняет состояние только тогда, когда представлена ​​конкретная команда.

Типы механических переключателей

Механический переключатель — это переключатель, в котором две металлические пластины соприкасаются друг с другом, чтобы создать физический контакт для прохождения тока, и отделяются друг от друга, чтобы прервать прохождение тока. Есть много типов механических переключателей, и они также делятся на категории на основе допустимой мощности.Материал контактов выбирается с учетом того, что оксиды металлов, образующиеся в результате коррозии, в основном являются изоляционными, и слои таких оксидов на пластинах переключателя будут препятствовать нормальной работе переключателя.

Механические переключатели могут быть разделены на категории в зависимости от их работы:

SPST (однополюсный однопроходный)

Это простой переключатель ВКЛ / ВЫКЛ. Его также называют On Way Switch (в США его называют Two-Way Switch). Когда пользователь нажимает кнопку переключателя, пластины переключателя соединяются друг с другом, и ток начинает течь, и наоборот.

SPST (однополюсный однопроходный) коммутатор

Вот базовая конструкция и принцип работы SPST (однополюсный однопроходный), также известный как односторонний коммутатор .

Конструкция и работа одностороннего переключателя SPST (однополюсный, однопроходный)

SPDT (однополюсный, двусторонний)

Эта кнопка имеет три контакта, один из которых используется как общий и называется двусторонним переключателем (в США, они назвали это трехходовым переключателем). Используя этот переключатель, мы можем отправить два разных сигнала на один и тот же вывод.Из-за этой функции этот переключатель также называют переключателем-селектором.

Другими переключателями, относящимися к SPDT, являются SPCO (однополюсное переключение) и SPTT (однополюсное центральное выключение или однополюсное тройное переключение)

SPDT (однополюсный двухпозиционный переключатель)

Ниже приведена схема конструкции и работы однополюсного двойного прохода (SPDT) переключатель, также известный как 2-позиционный переключатель.

Конструкция и работа двухполюсного переключателя SPDT (однополюсный, двухполюсный)

DPST (двухполюсный, односторонний)

Этот переключатель представляет собой в основном два переключателя SPST в одном корпусе и может управляться одним рычагом.Этот переключатель чаще всего используется там, где мы должны одновременно отключать и землю, и линии.

Переключатель DPST (двухполюсный, одинарный)

DPDT (двухполюсный, двусторонний)

Этот переключатель эквивалентен двум переключателям SPDT, упакованным в одну упаковку. Этот переключатель имеет два общих контакта и четыре сигнальных контакта. Всего к входным контактам этого переключателя можно применить четыре различных комбинации одиночных сигналов. Другой переключатель, связанный с DPDT, — это DPCO ( Double Pole Changeover или Double Pole, Center Off).

DPDT (двухполюсный, двухпозиционный) переключатель

2P6T (двухполюсный, шестикратный)

Это тип переключающего переключателя с общим (COM), который может быть подключен к шести линиям с помощью второго двухполюсного переключателя, Какое управление и работа переключателя одинаковы.

2P6T (двухполюсный, шестипозиционный) переключатель

Промежуточный переключатель

Промежуточный переключатель В США также известен как четырехпозиционный переключатель. Мы опубликовали подробный пост об этом, который можно увидеть ниже.

На рисунке ниже показана основная конструкция и принцип работы промежуточного переключателя.

Конструкция и работа промежуточного переключателя

Типы переключателей с защелкой и мгновенного действия

Кнопочный переключатель

Эта кнопка используется во многих электронных схемах и может выдерживать небольшой ток. Когда пользователь нажимает кнопку, ее металлические пластины соединяются друг с другом, таким образом, цепь замыкается.Когда пользователь убирает палец с кнопки, контакты контактов отсоединяются.

Тумблер

Тумблер приводится в действие рычагом, повернутым под углом в одном или нескольких направлениях. Этот переключатель находится в стабильном состоянии и остается в этом состоянии до тех пор, пока рычаг не будет нажат в другом направлении. Большинство бытовых приложений имеют тумблер, и он может попадать в любую категорию, как упомянуто выше, например. SPST, DPDT и т. Д.

Электрические и электронные переключатели

Вышеупомянутые переключатели являются механическими переключателями и управляются вручную пользователем.Теперь мы собираемся обсудить электрические переключатели, которые реагируют быстрее, чем механические переключатели, и могут автоматически переключаться с помощью электронной схемы, такой как микроконтроллер или микропроцессор. Они также могут быть категориями на основе номинального тока и напряжения, как механические переключатели.

Самые распространенные электронные переключатели

Здесь возникает вопрос, зачем нам нужен переключатель электроники? Ответ на вопрос состоит в том, что иногда необходимо, чтобы схема, принимающая решение, также включала или выключала определенные устройства на основе этого решения.Если используется только механический переключатель, то там должен постоянно присутствовать один человек, чтобы включать и выключать устройство после получения сообщения индикации от цепи. Для устранения этой проблемы используются переключатели электроники. Они очень быстрые и точные по сравнению с механическими переключателями. Электронные переключатели имеют небольшие размеры и не создают шума при переключении, а также обеспечивают стабильность и надежность системы.

Обсудим подробнее типы электронных переключателей.

Транзистор как переключатель:

Транзистор может использоваться в различных режимах работы, но мы собираемся обсудить транзистор как переключатель. Если мы приложим большой ток к базе транзистора (имея в виду максимально допустимый ток для этого типа транзистора), мы можем запустить этот транзистор в режиме глубокого насыщения, то есть этот транзистор можно использовать в качестве переключателя.

Типичная схема транзистора в качестве переключателя:

Нет тока, когда на базе транзистора 0 вольт.

Когда база находится на логическом уровне 1.

Лампа начинает светиться.

МОП-транзистор в качестве переключателя:

МОП-транзистор также может использоваться для переключения на высоких частотах. Они могут работать на частотах мегагерца. В основном, МОП-транзисторы используются для ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Мосфеты имеют три терминала.

1. Затвор
2. Сток
3. Источник

Если мы применим логику 1, помня о максимально допустимом напряжении для базы, тогда сопротивление между стоком и истоком станет низким, и ток начнет течь в этом канале и наоборот.

Лампа не светится, т.е.е. он будет выключен, если на шлюзе установлена ​​логика 0.

Шлюз на логической 1, лампа горит.

Реле как переключатель

Реле — это электромеханическое устройство, которое состоит из электромагнита. Когда через катушку протекает ток, он становится электромагнитом, и этот электромагнит можно использовать для переключения. Их контакты могут попадать в любую категорию, например SPDT, DPDT и т. Д. (Подробнее о реле мы поговорим в следующих постах)

Когда мы подаем энергию на катушку, лампа загорится.

Реле как переключатель

Когда мы обесточиваем катушку, лампа не светится.

Это были типы переключателей. Мы подробно обсудим их конструкцию, работу и применение один за другим в следующих следующих статьях. Спасибо.

.

Template Switch — Домашний помощник

Шаблон Платформа создает коммутаторы, объединяющие компоненты.

Например, если у вас есть гаражные ворота с тумблером, который управляет двигателем, и датчиком, который позволяет узнать, открыта дверь или закрыта, вы можете объединить их в переключатель, который знает, открыта или закрыта дверь гаража. .

Это может упростить графический интерфейс и упростить автоматизацию.

Конфигурация

Чтобы включить переключатели шаблонов в вашей установке, добавьте следующее в конфигурацию .yaml файл:

  # Пример записи configuration.yaml
переключатель:
  - платформа: шаблон
    переключатели:
      свет неба:
        value_template: "{{is_state ('sensor.skylight', 'on')}}"
        включить:
          сервис: switch.turn_on
          данные:
            entity_id: switch.skylight_open
        выключать:
          сервис: switch.turn_off
          данные:
            entity_id: switch.skylight_close
  

Переменные конфигурации

строка friendly_name (необязательно)

Имя для использования во внешнем интерфейсе.

unique_id строка (необязательно)

Идентификатор, который однозначно идентифицирует этот переключатель. Установите уникальное значение, чтобы разрешить настройку через пользовательский интерфейс.

шаблон value_template (необязательно, по умолчанию: оптимистичный)

Определяет шаблон для установки состояния переключателя. Если не определено, переключатель будет оптимистично предполагать, что все команды выполнены успешно.

шаблон availability_template (необязательно, по умолчанию: true)

Определяет шаблон для получения доступных состояний компонента.Если шаблон возвращает true , устройство доступно . Если шаблон вернет любое другое значение, устройство будет недоступно . Если availability_template не настроен, компонент всегда будет available .

Определяет действие, выполняемое при включении переключателя.

Определяет действие, выполняемое при выключении переключателя.

Определяет шаблон для значка переключателя.

entity_picture_template шаблон (необязательно)

Определяет шаблон изображения переключателя.

Соображения

Если вы используете состояние платформы, для которого требуется дополнительное время для загрузки, переключатель шаблона может получить неизвестное состояние во время запуска. Это приводит к появлению сообщений об ошибках в вашем файле журнала до тех пор, пока платформа не завершит загрузку. Если вы используете в своем шаблоне функцию is_state () , вы можете избежать этой ситуации. Например, вы бы заменили {{States.switch.source.state == 'on')}} этим эквивалентом, который возвращает true / false и никогда не дает неизвестный результат: {{is_state (' переключатель.источник ',' на ')}}

Работа без сущностей

Если вы используете шаблон, зависящий от текущего времени, или какой-либо другой недетерминированный результат, не полученный от сущностей, шаблон не будет обновляться повторно, а будет обновляться только при обновлении состояния ссылочной сущности. Для получения информации о способах решения этой проблемы см. Работа без сущностей в интеграции с шаблоном двоичного датчика.

Примеры

В этом разделе вы найдете несколько реальных примеров использования этого переключателя.

Копировать переключатель

В этом примере показан коммутатор, который копирует другой коммутатор.

  переключатель:
  - платформа: шаблон
    переключатели:
      копия:
        value_template: "{{is_state ('switch.source', 'on')}}"
        включить:
          сервис: switch.turn_on
          данные:
            entity_id: switch.target
        выключать:
          сервис: switch.turn_off
          данные:
            entity_id: switch.target
  

Тумблер

В этом примере показан переключатель, который принимает свое состояние от датчика и переключает переключатель.

  переключатель:
  - платформа: шаблон
    переключатели:
      слепой:
        friendly_name: "Слепой"
        value_template: "{{is_state_attr ('switch.blind_toggle', 'sensor_state', 'on')}}"
        включить:
          сервис: switch.toggle
          данные:
            entity_id: switch.blind_toggle
        выключать:
          сервис: switch.toggle
          данные:
            entity_id: switch.blind_toggle
  

Датчик и два переключателя

В этом примере показан переключатель, который получает свое состояние от датчика и использует два
мгновенные переключатели для управления устройством.

  переключатель:
  - платформа: шаблон
    переключатели:
      свет неба:
        friendly_name: "Skylight"
        value_template: "{{is_state ('sensor.skylight', 'on')}}"
        включить:
          сервис: switch.turn_on
          данные:
            entity_id: switch.skylight_open
        выключать:
          сервис: switch.turn_on
          данные:
            entity_id: switch.skylight_close
  

Измените значок

В этом примере показано, как изменить значок в зависимости от цикла день / ночь.

  переключатель:
  - платформа: шаблон
    переключатели:
      гараж:
        value_template: "{{is_state ('cover.garage_door', 'on')}}"
        включить:
          сервис: cover.open_cover
          данные:
            entity_id: cover.garage_door
        выключать:
          сервис: cover.close_cover
          данные:
            entity_id: cover.garage_door
        icon_template:> -
          {% if is_state ('cover.garage_door', 'open')%}
            mdi: гараж-открытый
          {% else%}
            mdi: гараж
          {% endif%}
  

Изменить изображение объекта

В этом примере показано, как изменить изображение объекта на основе цикла день / ночь.

  переключатель:
  - платформа: шаблон
    переключатели:
      гараж:
        value_template: "{{is_state ('cover.garage_door', 'on')}}"
        включить:
          сервис: cover.open_cover
          данные:
            entity_id: cover.garage_door
        выключать:
          сервис: cover.close_cover
          данные:
            entity_id: cover.garage_door
        entity_picture_template:> -
          {% if is_state ('cover.garage_door', 'open')%}
            /local/garage-open.png
          {% else%}
            / местный / гараж закрыт.PNG
          {% endif%}
  

.

Технические характеристики — Официальный сайт Nintendo Switch ™

.