Сетевой коммутатор это: Выбор сетевого коммутатора | Коммутаторы | Блог

Содержание

Особенности применения управляемых и неуправляемых коммутаторов

Какой коммутатор использовать для решения той или иной задачи: управляемый или неуправляемый? Разумеется, однозначные ответы вроде: «Нужно брать который круче» или «который дешевле», — не подходят, оборудование нужно подбираться строго по требуемым характеристикам. А какие они, эти характеристики? И какие преимущества у той или иной группы устройств?

Примечание. В этой статье мы говорим о сетях семейства Ethernet, в том числе: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Для экономии времени все эти сети для краткости мы будем называть термином Ethernet.


Для чего нужны неуправляемые коммутаторы

Неуправляемыми коммутаторами называют самые простые устройства без возможности принудительно изменять какие-либо характеристики. В основе лежит принцип: «включил и работай».


Преимущества неуправляемых коммутаторов

Как уже было сказано, это достаточно простые устройства. Они не содержат сложных контроллеров, не требуют повышенного питания, меньше греются, их работу сложнее нарушить, а при выходе из строя их довольно просто заменить (не надо ничего перенастраивать).

Ещё один несомненный плюс — неуправляемые коммутаторы стоят дешевле.

Такие устройства применяются в простых сетях, где не требуется применения сложных сетевых конфигураций. Тут надо отметить, что под понятием «простые сети» может скрываться вполне себе развитая инфраструктура среднего предприятия на 100+ локальных клиентов.

Ещё одна область применения — в отдельных выделенных сетях, куда посторонним вход запрещен. Например, в сети видеонаблюдения, в которой кроме службы безопасности и администратора остальным сотрудникам офиса делать нечего.

Из практики. Сетевые инфраструктуры только из неуправляемых коммутаторов без применения другого сетевого оборудования (за исключением Интернет-шлюза) редко переходят за порог 254 устройства. Такие LAN часто оформляются в виде одной подсети класса С. На это есть свои причины — если слишком много устройств находится в одном широковещательном домене, то служебный Ethernet трафик достигает существенной величины и начинает мешать передаче информации. Это связано с тем, что каждое устройство обязано принять и обработать широковещательные кадры, а это, в свою очередь создает ненужную нагрузку и засоряет канал связи. Чем больше устройств, тем больше широковещательных посылок время от времени проходит по сети, которые принимают все эти же устройства. В свою очередь маска подсети класса С — 255.255.255.0 и префикс 192.168.xxx.xxx— популярные значения, а предел в 254 устройства для сетей этого класса является, помимо всего прочего, своего рода психологической отметкой, когда приходит понимание, что c разросшейся сетью «надо что-то делать».

Ещё одна сфера применения неуправляемых коммутаторов — удешевление сетевой инфраструктуры. Строить развернутую сеть на базе только управляемых коммутаторов — достаточно дорогое удовольствие. На практике возникают случаи, когда большое число однотипных устройств находятся в одной подсети и расположены относительно недалеко. В качестве примера можно привести пользователей «тонких клиентов» в «опенспейсе», которым назначен отдельный изолированный VLAN. В таких простых случаях функции управления на коммутаторе уровня доступа не так уж и востребовано. За вопросы безопасности и перенаправления трафика отвечает уровень распределения (агрегации) и далее — ядро сети.

Ещё один классический пример: специально выделенная сеть для управления оборудованием, куда подключены, интерфейсы IPMI для управления серверами, IP-KVM и так далее.

Для таких сегментов можно использовать один или несколько неуправляемых коммутаторов с Uplink в выделенный VLAN для связи с остальной сетевой инфраструктурой. Разумеется, в этом случае теряется возможность гибкого управления целым фрагментом, но так ли уж нужно чем-то там управлять?


Некоторые мифы и заблуждения

Миф 1. Неуправляемые коммутаторы — это «отсталое старьё», рассчитанное на небольшие скорости (до 1 Гбит/сек. максимум), сейчас все новые современные коммутаторы — управляемые.

Это далеко не так. Неуправляемые коммутаторы выпускаются и успешно применяются. Мало того, обеспечивают вполне приличные скорости. В качестве примера можно привести современные мультигигабитные коммутаторы, позволяющие повысить скорость передачи данных без замены кабельной системы.

Рисунок 1. Zyxel XGS1010-12 — 12-портовый неуправляемый мультигигабитный коммутатор с 2 портами 2.5G и 2 портами 10G SFP+

Миф 2. Сейчас неуправляемые коммутаторы — это для не корпоративных сетей. Они не выпускаются в формфакторе 19 дюймовых стоек и содержат не больше 16-ти портов.

Это тоже не соответствует действительности — стоечные неуправляемые коммутаторы выпускаются и находят свое место в том числе в корпоративных сетях. В качестве примера можно привести Zyxel GS1100-24 — 24-портовый гигабитный неуправляемый коммутатор с гигабитным Uplink.

Рисунок 2. Zyxel GS1100-24 — 24-портовый гигабитный неуправляемый коммутатор в стоечном исполнении.

Миф 3. С PoE бывают только управляемые коммутаторы. Аналогичное заблуждение: с PoE — только неуправляемые.

На самом деле и управляемые, и неуправляемые коммутаторы бывают как с PoE, так и без. Все зависит от конкретной модели и линейки оборудования. Для более подробного ознакомления рекомендуем статью IP-камеры PoE, особые требования и бесперебойная работа — сводим всё воедино.

Рисунок 3. Zyxel GS1300-26HP — 24-портовый гигабитный (+2 Uplink) неуправляемый коммутатор для систем видеонаблюдения с расширенной поддержкой PoE.

Удивительное рядом. Можно ли управлять неуправляемым коммутатором? Казалось бы, ответ уже понятен из названия (вот и Капитан Очевидность нам то же самое говорит). Однако, что мы понимаем под словом «управлять»? Например, отключать или включать питание, или выполнить перезапуск устройства — это ведь тоже управление? В этом случае нам помогут такие устройства как SmartPDU. Часто под управлением понимают настройку запретов и разрешений для клиентского доступа. В этом случае, например, можно не выключать порты, а настроить фильтрацию по MAC «этажом выше», то есть на управляемом коммутаторе уровня распределения (агрегации). Тогда на верхний уровень будет проходить трафик только от разрешенных MAC. Разумеется, злоумышленник в качестве цели для атаки может избрать рядом стоящие компьютеры или тонкие клиенты, но для нанесения большого вреда вроде «положить ядро сети» фильтрация по MAC на уровне распределения (агрегации) создает определенные затруднения. В итоге коммутатор как был, так и остается неуправляемым, но мы можем управлять его окружением и даже выполнять какие-то действия с ним самим.


Ограничение неуправляемых коммутаторов

Ограничение одно и весьма большое — неуправляемость. Если нужно что-то большее, чем просто соединять два порта и передавать кадры Ethernet — нужно использовать управляемые коммутаторы.


Управляемые коммутаторы

В отличие от их более простых собратьев, которые выше канального уровня (2-й уровень модели OSI) не поднимались, управляемые коммутаторы выпускаются уровней L2, L2+, L3 и даже L3+.

При таком разнообразии описать все функции и особенности работы в рамках одной статьи просто нереально. Поэтому мы ограничимся описанием основных возможностей управляемых коммутаторов уровня L2.


Функции управления в коммутаторах L2

Управляемые коммутаторы L2 — вещь довольно распространенная. Например, их удобно использовать на уровне доступа, чтобы гибко управлять клиентским трафиком.

Коммутаторы L2 можно встретить и на уровне ядра сети. Коммутаторы на этом участке обеспечивают скоростное взаимодействие всех ветвей сети. При такой загрузке те или иные «крутые» функции L3 оказываются не востребованы, а иногда просто мешают. Роль анализаторов и фильтров трафика в такой архитектуре целиком возложена на коммутаторы уровня распределения (агрегации).

Ниже приводится очень сокращенный список функций управления, характерный для коммутаторов L2. Разумеется, для коммутаторов L2+ и, тем более, L3 список возможностей будет куда как длиннее. Но даже из этого сокращенного перечня хорошо понятны отличия от их неуправляемых собратьев.


Возможность удаленной перезагрузки или выключения

Редко, но такая возможность бывает востребована. Например, перезагрузка может потребоваться при перепрошивке устройства или необходимости откатиться назад без сохранения конфигурации. Выключение коммутатора — тоже может быть полезно. Например, «мягкое» выключение коммутатора уровня доступа может быть эффективно в качестве крайней меры при опасности массового заражения рабочих станций.


Port UP/Down

Возможность отключить порты — весьма полезная возможность для поддержания требуемого уровня безопасности. Работающая сетевая розетка в «тихом месте», оставленная без присмотра — это потенциальная «дыра». Самый простой способ избавиться от такой беды — просто перевести порт на коммутаторе в состояние Down.

Пример: неиспользуемые розетки в переговорной. Изредка они нужны, когда необходимо подключить дополнительное оборудование, например, для видеоконференций, а также ПК, МФУ и другие устройства. Однако при собеседовании кандидатов для приема на работу такие «свободные порты» могут оказаться брешью в безопасности, которую лучше прикрыть.

Разумеется, можно постоянно бегать в серверную и отключать-подключать порты вручную, выдергивая патчкорды из коммутатора или патчпанели. Но такой подход чреват не только необходимостью постоянно держать поблизости человека, способного это проделать, но и быстрым выходом разъемов из строя. Поэтому возможности менять состояние Up-Down для каждого порта рано или поздно окупится.


Защита от петель

Ошибки в виде «двойного подключения» приводят к созданию «петель» в сетях Ethernet и лишают сеть работоспособности.

Для их защиты придуманы специальные средства — в первую очередь мы говорим о семействе протоколов STP (Spanning Tree Protocol), который, кроме защиты от петель, предотвращает возникновение широковещательного шторма в сетях. Протоколы семейства STP работают на 2 уровне модели OSI (L2).


Агрегирование каналов

Позволяет объединить два или несколько портов (обычно применяется число, кратное 2) в один канал передачи данных. Один из известных проколов для агрегации — LACP (Link Aggregation Control Protocol), поддерживаемый большинством Unix-like операционных систем. LACP работает в режиме Active-Active и, благодаря ему, помимо повышения отказоустойчивости увеличивается и скорость передачи данных


Поддержка VLAN

VLAN (Virtual Local Area Network) — группа устройств, обменивающихся трафиком на канальном уровне (2 уровень сетевой модели OSI), хотя физически они могут быть подключены к разным коммутаторам.

Известен и обратный прием, когда один коммутатор при помощи VLAN «нарезается» на несколько независимых сегментов. Устройства из разных VLAN по умолчанию (без маршрутизации) «недоступны» на канальном уровне, не важно, подключены они к одному коммутатору или к разным. В то время как устройства из одного VLAN могут общаться между собой на канальном уровне, даже будучи подключенными к разным коммутаторам.

Это применяется как при разделении сети на подсети, например, для снижения уровня широковещательного трафика, так и для объединения устройств из различных сегментов крупной корпоративной сети в одну подсеть, организованную по единым правилам.

Например, если всей бухгалтерии, находящейся на 2-м, 3-м и 5-м этажах необходимо дать доступ к серверу 1С, но при этом запретить доступ к сети вычислительного кластера для инженерных расчетов, то разумнее всего сделать дополнительный VLAN, настроить общие ограничения, после чего приписать к нему порты всех бухгалтерских компьютеров.


QoS

Под QoS (Quality of Service) обычно подразумевают способность сети обеспечить необходимый уровень сервиса заданному сетевому трафику.

Например, в сети, при работе оборудования для видеоконференций, трафик между источником и приемником видеотрансляции будет более приоритетным, чем, например, копирование документов для инженеров техподдержки.

Существует множество различных инструментов, облегчающие подобные задачи, в том числе создание аппаратных очередей, flow-control и так далее.


Безопасность

Под безопасностью можно понимать самые разнообразные функции, например, те же VLAN.

Также среди наиболее известных: Port Security, фильтрация Layer 3 IP, фильтрация Layer 4 TCP/UDP.

Например, вот список функций безопасности для коммутаторов L2 серии GS2220:


  • Port security
  • Фильтрация Layer 2 MAC
  • Фильтрация Layer 3 IP
  • Фильтрация Layer 4 TCP/UDP
  • Static MAC forwarding
  • Несколько серверов RADIUS
  • Несколько серверов TACACS+
  • 802.1x VLAN and 802.1p assignment by RADIUS
  • Аутентификация RADIUS
  • Аутентификация TACACS+
  • TACACS+ аккаунтинг
  • RADIUS аккаунтинг
  • Авторизация RADIUS
  • Авторизация TACACS+
  • SSH v2
  • SSL
  • MAC freeze
  • DHCP snooping IPv4
  • DHCP snooping IPv6
  • ARP inspection
  • Static IP-MAC-Port binding
  • Policy-based security filtering
  • Port isolation
  • IP source guard (IPv4/IPv6)
  • MAC search
  • Guest VLAN
  • ACL packet filtering (IPv4/IPv6)
  • CPU protection
  • Interface related trap enable disable (by port)
  • MAC-based authentication per VLAN

Как видим, есть довольно много возможностей, которые востребованы в тех или иных обстоятельствах.

Рисунок 4. GS2220-50HP — 48-портовый гигабитный PoE коммутатор L2 c 2 Uplink SFP GBE.


Управление

Возможности управления и контроля могут быть самые различные. Например, через веб-интерфейс, CLI (интерфейс командной строки), настройка через консольный порт RS-232, сохранение, извлечение и клонирование конфигурации, расписание включения PoE (для коммутаторов с PoE).

Для случаев расследования нарушений безопасности и анализа сетевых проблем интерес вызывают такие функции, как зеркалирование портов.

Старый добрый SNMP протокол тоже играет немаловажную роль, как в плане опроса и управления по протоколам SNMP v1/2c/3, так и оповещения с использованием механизма SNMP Trap.

И, наконец, последний писк моды — централизованное управление через облачную систему, такую как Zyxel Nebula, позволяющую забыть о вопросах локального доступа для управления, учета оборудования и других наболевших темах.


Что в итоге

Не бывает «плохих» и «хороших» направлений развития сетевых устройств. Для каждого типа оборудования существует своя область применения. Зная особенности того или иного класса устройств, можно подобрать для каждой задачи наиболее эффективное решение.


Полезные ссылки


  1. Telegram chat Zyxel
  2. Форум по оборудованию Zyxel
  3. Много полезного видео на канале Youtube
  4. IP-камеры PoE, особые требования и бесперебойная работа — сводим всё воедино
  5. 12-портовый неуправляемый многогигабитный коммутатор с 2 портами 2.5G и 2 портами 10G SFP+
  6. Специализированный коммутатор для систем видеонаблюдения GS1300 Series
  7. 8/16/24-портовые гигабитные неуправляемые коммутаторы серии GS1100
  8. Управляемые 10/28/50-портовые гигабитные коммутаторы L2 серии

Что такое сетевой коммутатор – Setevuha

Сетевой коммутатор (жарг. свитч от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).

В отличие от концентратора (1 уровень OSI), который распространяет трафик от одного подключённого устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых неизвестен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Далее в этой статье рассматриваются исключительно коммутаторы для технологии Ethernet.

Принцип работы коммутатора

Коммутатор хранит в памяти (т.н. ассоциативной памяти) таблицу коммутации, 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 фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. 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 не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Возможности и разновидности коммутаторов

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые).

Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например «Layer 3 Switch» или сокращенно «L3 Switch». Управление коммутатором может осуществляться посредством Web-интерфейса, интерфейса командной строки (CLI), протокола SNMP, RMON и т. п.

Многие управляемые коммутаторы позволяют настраивать дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Многие коммутаторы уровня доступа обладают такими расширенными возможностями, как сегментация трафика между портами, контроль трафика на предмет штормов, обнаружение петель, ограничение количества изучаемых mac-адресов, ограничение входящей/исходящей скорости на портах, функции списков доступа и т.п.

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 90 ((4*24)-6=90) портами либо с 96 портами (если для стекирования используются специальные порты).

Как выбрать Коммутаторы / Свитч?

Сегодня почти каждый малый и крупный бизнес требует наличия базового оборудования. Основное оборудование для вашей сети – это коммутатор, позволяющий соединять несколько компьютеров друг с другом и другие сетевые устройства, такие как IP-телефоны и принтеры, IP-камеры, в одной сети. Возможно также изменение уровня приоритета вышеуказанных разработок на высокий, средний или низкий. Поскольку на рынке доступно большое количество сетевых коммутаторов, но какой из них лучше всего подходит для ваших реальных потребностей? После просмотра всех точек доступа, вы сможете определить лучшие переключатели.

Что нужно учесть, прежде чем купить коммутатор

  • Количество портов. Номер порта означает, сколько сетевых устройств вы можете подключить к коммутатору. Количество портов, как правило, является одним из важнейших факторов для рассмотрения. Сетевой коммутатор обычно предлагает 8 портов, 12 портов, 24 порта и 48 портов. Выберите коммутатор, который поддерживает достаточное количество портов для ваших устройств. Если вы думаете, что добавите больше устройств в будущем, тогда вы заранее выберете лучший вариант. Например: для сети малого бизнеса (до двадцати пользователей) достаточно одного 24-портового коммутатора в долгосрочной перспективе. Выберите сетевой коммутатор, который обеспечивает соответствующую скорость в соответствии с вашими потребностями. Входные коммутаторы, к которым подключаются отдельные клиенты, будут работать медленнее, чем основной коммутатор.
  • Цена. Стоимость является наиболее важным фактором при покупке чего-либо. На рынке доступно большое разнообразие различных коммутаторов, таких как коммутатор Gigabit PoE, управляемый/неуправляемый коммутатор, и их цены варьируются в соответствии с их спецификациями. Таким образом, вы можете установить бюджет для вашего сетевого коммутатора. Ваша сеть должна работать быстро с низкой задержкой, передавая большие объемы информации, связанные с данными между устройствами. Gigabit Ethernet весьма типичен, и для больших сетей вы можете рассмотреть 10GbE или даже больше.
  • Гарантия. Базовая гарантия, предлагаемая производителем, обычно отражает качество, связанное с продуктом. В идеале человек хочет пожизненную гарантию, но минимальная гарантия может быть 3 года. Если коммутатор является критически важным для вашей сети, тогда появится поддержка 24×7 плюс быстрая замена неисправных компонентов.

Когда речь заходит о технологиях в нашей повседневной жизни, покупка должна быть сопоставима бюджету.

Основы сетевых коммутаторов

Осознавая важность сетевого оборудования для обеспечения бесперебойной работы предприятия, поддерживая связь между вашими пользователями и Интернетом, остановимся на сетевом коммутаторе, позволяющем легко передавать данные на назначенные устройства. Однако, если вам было поручено принять решение о приобретении коммутатора, стоит учесть тип коммутатора в зависимости от вашего бизнеса.

Ethernet коммутаторы

Неотъемлемая часть любой компьютерной сети. Представлены как модульные и фиксированные:

  • Модульные. Несмотря на очевидные преимущества, их высокая стоимость объясняется сложностью технологического исполнения, лежащего в основе при производстве.
  • Фиксированные. Имеют ограниченное количество портов.
  • Неуправляемые. Часто используются в домовых сетях и на малых предприятиях.
  • Частично управляемые. Предлагают базовые функции управления с возможностью создания некоторых уровней безопасности. Интерфейс управления более упрощен, чем то, что предлагают управляемые коммутаторы.
  • Управляемые. Высокий уровень безопасности, полное управление вашей сетью.

Из перечисленных выше устройств оптимальными являются управляемые коммутаторы, если в вашей организации развернута большая сеть.

Виды коммутаторов

Неуправляемые

Часто используются в домашних сетях, небольших компаниях и предприятиях.

Управляемые

По сравнению с неуправляемыми, преимущество заключается в том, что их можно настраивать для улучшения функциональности определенной сети. Они предлагают некоторые функции, такие как QoS (качество обслуживания), простой протокол управления сетью (SNMP) и так далее. Этот тип коммутаторов поддерживает ряд расширенных функций, разработанных для управления профессиональным администратором. Кроме того, есть интеллектуальный коммутатор – тип управляемого коммутатора с некоторыми функциями, которыми обладает управляемый коммутатор, но они более ограничены. Интеллектуальный сетевой коммутатор обычно используется для VLAN.

Сетевые коммутаторы PoE с портом Gigabit Ethernet

Сетевой коммутатор использует технологию Power over Ethernet. При подключении к другим сетевым устройствам коммутаторы PoE могут одновременно поддерживать питание и передачу данных по одному сетевому кабелю. Это значительно упрощает процесс прокладки кабелей. Данные типы коммутаторов в сети обеспечивают большую гибкость, и вам никогда не придется беспокоиться о сетевой розетке при развертывании сетевых устройств.

Стекируемые модели позволяют упростить и повысить доступность сети. Например, вместо настройки, управления и устранения неисправностей восьми 48-портовых коммутаторов по отдельности вы можете управлять всеми восемью как единое целое, используя стекируемые коммутаторы. С помощью настоящего стекового коммутатора эти восемь коммутаторов (всего 384 порта) функционируют как один коммутатор – имеется один агент SNMP/RMON, один домен Spanning Tree, один CLI или веб-интерфейс. Использование этих типов коммутаторов в сети имеет ценные эксплуатационные преимущества, такие как создание групп агрегации каналов, охватывающих несколько блоков в стеке, или настройка ACL/QoS, охватывающих все единицы.

Уровни коммутаторов

Коммутаторы используются для построения сетей, объединения сетевых устройств и передачи (то есть коммутации) данных из одного порта в другой на основе информации, полученной из передаваемых пакетов. Информация организована так, чтобы соответствовать семислойной модели OSI, к которой прибегают поставщики сетей для обеспечения взаимодействия между своими продуктами. Отсюда и такие термины, как уровень 2, уровень 3 и т.д., в основном в отношении коммутаторов, но также и других сетевых устройств.

Как работают коммутаторы уровня 2

Уровень 1, также называемый физическим уровнем, описывает электрический интерфейс и не представляет особого интереса для переключения поставщиков.

Коммутаторы уровня 2 автоматически изучают MAC-адреса, создавая таблицу, которую можно использовать для выборочной пересылки пакетов.

Например, если коммутатор получает пакеты от MAC-адреса X на порту 1, он знает, что пакеты, предназначенные для MAC-адреса X, могут быть просто перенаправлены из этого порта, вместо того, чтобы проверять каждый доступный порт по очереди.

Поскольку информация уровня 2 легко извлекается, пакеты могут пересылаться (переключаться) очень быстро, как правило, на скорости передачи данных по сети. Поэтому коммутация уровня 2 практически не влияет на производительность или пропускную способность сети. А поскольку они являются относительно ограниченными устройствами, не требуется настройка или управление, что делает их дешевыми и простыми в развертывании.

Преимущества коммутаторов 3-го уровня

Передача пакетов по сети на основе информации устройств 3-го уровня традиционно является функцией маршрутизаторов. Именно здесь находятся IP-адреса, например, позволяя маршрутизатору связывать разные подсети вместе. Специализированные протоколы маршрутизации также используют уровень 3, что позволяет маршрутизаторам «изучать» маршруты между сетями.

В последние годы те же функции были встроены в сетевые коммутаторы. Маршрутизаторы по-прежнему используются для пересылки пакетов через (относительно) медленные соединения WAN (глобальной сети), но в локальных сетях высокопроизводительные коммутаторы уровня 3, иногда называемые коммутаторами-маршрутизаторами, в значительной степени заменили их.

Проблемы коммутаторов 3-го уровня

Для извлечения и использования информации уровня 3 требуется дополнительная вычислительная мощность. В настоящее время большинство коммутаторов уровня 3 работают на полной скорости передачи данных, как и их аналоги уровня 2. Цены выше, чем в случае с коммутаторами 2-го уровня. Такие коммутаторы также требуют настройки и управления. Большинство из них настраиваются через веб-интерфейс, хотя поддержка простого протокола сетевого управления (SNMP) допускается. Коммутаторы уровня 3 могут быть сложными в управлении, особенно в больших распределенных сетях, но концепции не так сложны, и теперь доступны коммутаторы уровня 3 для развертывания малого бизнеса.

Небольшие сети могут быть построены с использованием только устройств уровня 2, но большинство корпоративных сетей будет иметь комбинацию коммутаторов уровня 2 и 3. Важно отметить, что некоторые производители коммутаторов утверждают, что поддерживают уровень 4 (транспортный уровень) и выше. Например, балансировка нагрузки использует информацию за пределами уровня 3 для распределения пакетов между большими фермами серверов. Однако в этих более сложных продуктах размыты уровни, так что теперь более привычно называть их многоуровневыми коммутаторами. Многоуровневые коммутаторы более дороги и сложны в развертывании и в основном зарезервированы для специализированных приложений.

На какие моменты стоит обратить внимание при выборе коммутатора

Выбирая устройство, следует понимать, что подразумевается под некоторыми характеристиками.

Базовые параметры:

  • Количество портов (минимальное значение составляет 5, максимальное же не превышает 48). Выбирайте с запасом, учитывая последующее расширение сети.
  • Скорость передачи данных. Это значение, поддерживаемое каждым портом устройства.
  • Пропускная способность.
  • Автоматическое определение типа кабеля прямой/перекрещенный (MDI/MDIX).
  • Слоты расширения. Возможность подключения дополнительных интерфейсов, например, оптических.
  • Форм-фактор. Современные модификации коммутаторов могут похвастаться наличием настольного/настенного варианта монтажа и для стойки.

Уровни коммутаторов

Перечисляем уровни коммутаторов:

  • Первый уровень. На рынке такие устройства встречаются крайне редко. Из спецификаций: физическая передача данных (информация идет сплошным потоком).
  • Второй уровень. Это почти все неуправляемые модели. Информация, впоследствии поступающая на устройство, делится на фрагменты и отправляет получателю. Таблица состоит исключительно из MAC-адресов.
  • Уровень третий. Работает с айпи-адресами, преобразовывая логические адреса в физические (pptp, pppoe, vpn и протоколы сети IPv4, IPv6, IPX и прочие).
  • Четвертый уровень – интеллектуальное распределение трафика. Устройство отправляет пакет безошибочно, имея лишь заголовок пакета при условии сохранения последовательности действий и оптимизировании трафика.

Выбираем коммутатор для дома и офиса

Практически во всех случаях вы можете сосредоточиться на неуправляемом коммутаторе для дома или Ethernet для малого бизнеса, поскольку он включает в себя все необходимые вам функции. Самым важным фактором, помимо стоимости, должно быть количество устройств, составляющих вашу сеть. Чаще всего вы сможете купить коммутаторы с 5, 8, 10, 12, 24 или 48 портами; цены будут увеличиваться с увеличением количества портов. По этой причине выберите аппарат, который будет в достаточной мере соответствовать вашим текущим потребностям и будущему апгрейду, но не будьте безрассудными.

Если в вашей сети (или будет) более 48 пользователей, лучше всего купить несколько коммутаторов. Если наберется 100 или более пользователей, вам, вероятно, понадобится более быстрый коммутатор (далее мы обсудим скорость) в качестве центрального коммутатора, а более медленный – в качестве коммутатора доступа. Скорость вашей сети и ее нормальное использование также должны быть определяющими факторами в вашем решении. Наконец, если вы выбрали коммутатор или управляемый сетевой коммутатор, вам придется изучить различные функции, которые они предоставляют. Это, однако, выходит за рамки этой статьи.

Возможности и преимущества коммутаторов

Реализация свитчей является наиболее популярной темой сегодня. Mainstream Ethernet поддерживают технологии Fast Ethernet 10/100 Мбит/с или Gigabit Ethernet (10/100/1000). В зависимости от моделей коммутаторов, общее количество подключенных устройств может разниться. Коммутаторы можно соединить друг с другом, прибегнув к так называемому методу последовательного подключения, чтобы постепенно увеличивать количество устройств в локальной сети. Назначение свитча сводится к подключению компьютеров и другой техники к локальной сети. А вот Ethernet-кабели обычно используются с сетевыми коммутаторами. Проводные гигабитные локальные сети с коммутаторами намного быстрее традиционных беспроводных сетей.

Завершите настройку коммутатора, следуя этой инструкции:

  1. Определитесь со скоростью коммутатора. Некоторые варианты устройств могут работать только со скоростью 100 Мбит/с, а максимальная скорость гигабитных коммутаторов ограничена 1000 Мбит/с.
  2. Дополнительный функционал. Более продвинутые решения поддерживают несколько сетей на одном физическом коммутаторе посредством VLAN.
  3. Определите, сколько требуется портов на коммутаторе.
  4. Выполните настройку своего устройства посредством подключения компьютера с указанием айпи-адреса, приведенного в мануале коммутатора, а затем настройте маску подсети и сетевой адрес.
  5. Настройте VLAN, если это необходимо.
  6. Подключите кабель от порта uplink к остальной части сети.
  7. Подключите кабели Ethernet от компьютеров к портам коммутатора.
  8. Перейдите к настройкам. Учтите, что большинство компьютеров согласовывают настройки коммутатора автоматически. Если требуется жесткое кодирование, войдите в коммутатор и запрограммируйте настройки для каждого отдельного порта.

Посылая сообщения только на определенное подключенное устройство, коммутатор сохраняет пропускную способность сети и, как правило, обеспечивает лучшую производительность, чем хаб.

Коммутаторы в локальной сети

 

Коммутатор одно из важнейших устройств использующихся при построении локальной сети. В этой статье мы поговорим какими коммутаторы бывают и остановимся на важных характеристиках, которые нужно учитывать при выборе коммутатора локальной сети.

 

 

 

 

Для начала рассмотрим общую структурную схему, чтобы понимать какое место коммутатор занимает в локальной сети предприятия.

 

 

 

 

 

На рисунке выше показанна наиболее распространенная структурная схема небольшой локальной сети. Как правило в таких локальных сетях используются коммутаторы доступа. 

Коммутаторы доступа непосредственно подключены к конечным пользователям, предоставляя им доступ к ресурсам локальной сети. 

 

 

Однако в крупных локальных сетях коммутаторы выполняют следующие функции:


 

 

 

 

Уровень доступа сети. Как было сказано выше коммутаторы доступа предоставляют точки подключения устройств конечного пользователя. В крупных локальных сетях фреймы коммутаторов доступа не взаимодействуют друг с другом, а передаются через коммутаторы распределения.

Уровень распределения. Коммутаторы данного уровня пересылают трафик между коммутаторами доступа, но при этом не взаимодействуют с конечными пользователями.

Уровень ядра системы. Устройства данного типа объединяют каналы передачи данных от коммутаторов уровня распределения в крупных территориальных локальных сетях и обеспечивают очень высокую скорость коммутации потоков данных. 

 

 

 

Коммутаторы бывают:


Неуправляемые коммутаторы. Это обычные  автономные устройства  в локальной сети, которые управляют передачей данных самостоятельно и не имеют возможности дополнительной настройки.  В виду простоты установки и небольшой цены получили широкое распространение при монтаже в домашних условиях и малом бизнесе.

Управляемые коммутаторы. Более продвинутые и дорогие устройства. Позволяют администратору сети самостоятельно настраивать их под заданные задачи.

 

 

 

Управляемые коммутаторы могут настраиваться одним из следующих способов:



Через консольный порт 

Через WEB интерфейс

Через Telnet        

Через протокол SNMP

Через SSH

 

 

 

Уровни коммутаторов


 

 

 

 

Все коммутаторы можно разделить на уровни модели OSI. Чем этот уровень выше тем большими возможностями коммутатор обладает, однако и стоимость его будет значительно выше.

 

Коммутаторы 1 уровня (layer 1). К данному уровню можно отнести хабы, повторители и другие устройства,  работающие на физическом уровне. Эти устройства были на заре развития интернета и в настоящее время в локальной сети не используются. Получив сигнал устройство данного типа, просто передает его далее,  во все порты, кроме порта отправителя

 

Коммутаторы 2 уровня (layaer 2). К данному уровню относятся неуправляемые и часть управляемых коммутаторов (switch) работающих на канальном уровне модели OSI. Коммутаторы второго уровня работают с фреймами – кадрами: потоком данных разбитых на порции. Получив фрейм коммутатор уровня 2 вычитывает из фрейма адрес отправителя и заносит его в свою таблицу MAC адресов, сопоставляя этот адрес порту на котором он этот фрейм получил. Благодаря такому подходу коммутаторы второго уровня пересылают данные только на порт получателя, не создавая при этом избыточного трафика по остальным портам. Коммутаторы второго уровня не понимают IP адресов расположенных на третьем сетевом уровне модели OSI и работают только на канальном уровне.

 

 

 

Коммутаторы второго уровня поддерживают такие наиболее распространенные протоколы как:


IEEE 802.1q или VLAN виртуальные локальные сети.  Данный протокол , позволяет в рамках одной физической сети создавать отдельные логические сети.

 

 

 

 

 

 

Например устройства подключенные к одному коммутатору, но находящиеся в разных VLAN не увидят друг друга и передавать данные смогут только в своем широковещательном домене (устройствам из той же VLAN). Между собой компьютеры на рисунке выше смогут передавать данные при помощи устройства работающего на третьем уровне с IP адресами: маршрутизатором. 

 

IEEE 802.1p (Priority tags). Этот протокол изначально присутствует в протоколе IEEE 802.1q и представляет собой 3 битное поле от 0 до 7. Данный протокол позволяет маркировать и отсортировывать весь трафик по степени важности выставляя приоритеты (максимальный приоритет 7). Фреймы с большим приоритетом будут пересылаться в первую очередь. 

 

IEEE 802.1d Spanning tree protocol (STP). Данный протокол выстраивает локальную сеть в виде древовидной структуры, чтобы избежать закольцовывания сети и предотвратить образования сетевого шторма.

 

 

 

 

Допустим монтаж локальной сети выполнен в виде кольца для повышения отказоустойчивости системы. Коммутатор с наибольшим приоритетом в сети выбирается корневым (Root). В примере приведенном выше SW3 является корневым. Не углубляясь в алгоритмы выполнения протокола, коммутаторы вычисляют путь с максимальной ценой и блокируют его. Например в нашем случае кротчайший путь от SW3 до SW1 и SW2 будет через собственные выделенные интерфейсы (DP) Fa 0/1 и Fa 0/2 . В этом случае цена пути по умолчанию для интерфейса 100 Мбит/c будет 19. Интерфейс Fa 0/1 коммутатора SW1 локальной сети блокируется потому, чо общая цена пути будет складываться из двух переходов между 100  Мбит/с интерфейсами 19+19=38.

 

Если рабочий маршрут будет поврежден, коммутаторы выполнят пересчет пути и разблокируют данный порт

 

IEEE 802.1w Rapid spanning tree protocol (RSTP). Усовершенствованный стандарт 802.1d, который обладает более высокой устойчивостью и меньшим временем восстановления линии связи.

 

IEEE 802.1s Multiple spanning tree protocol. Последняя версия, учитывающая все недостатки протоколов STP и RSTP.

 

IEEE 802.3ad Link aggregation for parallel link. Данный протокол позволяет объединять порты в группы. Суммарная скорость данного порта агрегации будет складываться из суммы скоростей каждого порта в ней. Максимальная скорость определена стандартом IEEE 802.3ad и составляет 8 Гбит/сек.

 

 

 

 

 

 

 

 

Коммутаторы 3 уровня (layer 3). Данные устройства еще называют мультисвичи так как они объединяют в себе возможности коммутаторов работающих на втором уровне и маршрутизаторов работающих с IP пакетами на третьем уровне.  Коммутаторы 3 уровня полностью поддерживают все функции и стандарты коммутаторов 2 уровня. С сетевыми устройствами могут работать по IP-адресам. Коммутатор 3 уровня поддерживает установку различных соединений: l2tp, pptp, pppoe, vpn и т.д.

 

Коммутаторы 4 уровня (Layer 4).  Устройства уровня L4 работающие на транспортном уровне модели OSI. Отвечают за обеспечение надежности передачи данных. Эти коммутаторы, могут на основании информации из заголовков пакетов понимать принадлежность трафика разным приложениям и принимать решения о перенаправлении такого трафика на основании этой информации. Название таких устройств не устоялось, иногда их называют интеллектуальными коммутаторами, или коммутаторами L4.

  

 

Основные характеристики коммутаторов 


Количество портов. В настоящее время существуют коммутаторы с количеством портов от 5 до 48. От этого параметра зависит количество сетевых устройств, которые можно подключить к данному коммутатору. 

Например при построении малой локальной сети из 15 компьютеров нам понадобится коммутатор с 16 портами: 15 для подключения конченых устройств и один для установки и подключения маршрутизатора для выхода в интернет.

 

Скорость передачи данных. Это скорость, на которой работает каждый порт коммутатора. Обычно скорости указываются следующим образом: 10/100/1000 Мбит/с. Скорость работы порта определяется в процессе авто согласование с конечным устройством. В управляемых коммутаторах данный параметр может настраиваться вручную.

Например: Клиентское устройство ПК с сетевой платой 1 Гбит/с подключено к порту коммутатора со скоростью работы 10/100 Мбит/c. В результате авто согласования устройства договариваются использовать максимально возможную скорость в 100 Мбит/с.

 

Авто согласование порта между Full – duplex и half – duplex. Full – duplex: передача данных одновременно осуществляется в двух направления. Half – duplex передача данных осуществляется сначала в одном, потом в другом направлении последовательно.

 

Внутренняя пропускная способность коммутационной матрицы. Данный параметр показывает с какой общей скоростью коммутатор может обрабатывать данные со всех портов.

Например: в локальной сети есть коммутатор у которого 5 портов работающих на скорости 10/100 Мбит/с. В технических характеристиках параметр коммутационная матрица равен 1 Гбит/c. Это означает что каждый порт в режиме Full – duplex может работать со скоростью 200 Мбит/c ( 100 Мбит/с прием и 100 Мбит/с передача). Допустим параметр данной коммутационной матрицы меньше заданного. Это означает, что в момент пиковых нагрузках, порты не смогут работать с заявленной скоростью в 100 Мбит/с.

 

Авто согласование типа кабеля MDI / MDI-X. Эта функция позволяет определить по какому из двух способов была обжата витая пара EIA/TIA-568A или EIA/TIA-568B. При монтаже локальных сетей наибольшее распространение получила схема EIA/TIA-568B.

 

 

 

 

 

 

Стекирование – это объединение нескольких коммутаторов в одно единое логическое устройство. Разные производители коммутаторов используют свои технологии стекирования, например cisco использует технологию стекирования Stack Wise с шиной между коммутаторами 32 Гбит/сек и Stack Wise Plus с шиной между коммутаторами 64 Гбит/сек.

К примеру данная технология актуально в крупных локальных сетях, где требуется на базе одного устройства подключить более 48 портов.

 

 

 

 

 

 

Крепеж для 19” стойки. В домашних условиях и малых локальных сетях коммутаторы довольно часто устанавливают на ровные поверхности или крепят на стену, однако наличие так называемых «ушей» необходимо в более крупных локальных сетях где активное оборудование размещается в серверных шкафах.

 

Размер таблицы MAC адресов. Коммутатор (switch) это устройство работающее на 2 уровне модели OSI. В отличии от хаба, который просто перенаправляет полученный фрейм во все порты кроме порта отправителя, коммутатор обучается: запоминает MAC адрес устройства  отправителя, занося его, номер порта и время жизни записи в таблицу. Используя данную таблицу коммутатор перенаправляет фрейм не на все порты, а только на порт получателя. Если в локальной сети количество сетевых устройств значительно и размер таблицы переполнен, коммутатор начинает затирать более старые записи в таблице и записывает новые, что значительно снижает скорость работы коммутатора.

 

Jumboframe. Эта функции позволяет коммутатору работать с большим размером пакета, чем это определено стандартом Ethernet. После приема каждого пакета тратится некоторое время на его обработку. При использовании увеличенного размера пакета по технологии Jumbo Frame, можно сэкономить на времени обработки пакета в сетях, где используются скорости передачи данных от 1 Гб/сек и выше. При меньшей скорости большого выигрыша нет

 

Режимы коммутации. Для того, чтобы понять принцип работы режимов коммутации, сначала рассмотрим структуру фрейма передаваемого на канальном уровни между сетевым устройством и коммутатором в локальной сети:

 

 

 

 

 

 

Как  видно из рисунка:

 

  • Сначала идет преамбула сигнализирующая начало передачи фрейма,
  • Затем MAC адрес назначения (DA) и MAC адрес отправителя (SA)
  • Идентификатор третьего уровня: IPv4 или IPv6 используется
  • Полезная нагрузка (payload)
  • И в конце контрольная сумма FCS: 4 байтное значение CRC используемое для выявления ошибок передачи. Вычисляется отправляющей стороной, и помещается в поле FCS. Принимающая сторона вычисляет данное значение самостоятельно и сравнивает с полученным значением.

 

 

Теперь рассмотрим режимы коммутации:

 

Store-and-forward. Данный режим коммутации сохраняет фрейм в буфер целиком и проверяет поле FCS, которое находится в самом конце фрейма и если контрольная сумма этого поля не совпадает, отбрасывает весь фрейм. В результате снижается вероятность возникновения перегрузок в сети, так как есть возможность отбрасывать фреймы с ошибкой и откладывать время передачи пакета. Данная технология присутствует в более дорогих коммутаторах.

 

Cut-through. Более простая технология. В данном случае фреймы могут обрабатываться быстрее, так как не сохраняются в буфер полностью. Для анализа в буфер сохраняются  данные от начала фрейма до MAC адрес назначения (DA) включительно. Коммутатор вычитывает этот MAC адрес и перенаправляет его адресату. Недостатком данной технологии является то, что коммутатор пересылая в данном случае как карликовые, длиной менее 512 битовых интервала, так и поврежденные пакеты, увеличивая нагрузку на локальную сеть.

 

 

Поддержка технологии PoE


Технология pover over ethernet позволяет запитывать сетевое устройство по тому же кабелю. Данное решение позволяет сократить денежные затраты на дополнительный монтаж питающих линий.

 

Существует следующие стандарты PoE:

 

 

PoE 802.3af поддерживает оборудование мощностью до 15,4 Вт

PoE 802.3at поддерживает оборудование мощностью до 30 Вт

Passiv PoE

 

 

PoE 802.3 af/at имеют интеллектуальные схемы управления подачи напряжения на устройство: прежде чем подать питание на устройство PoE источник стандарта af/at производит согласование с ним во избежании порчи устройства. Passiv PoE значительно дешевле первых двух стандартов, питание напрямую подается на устройство по свободным парам сетевого кабеля без каких либо согласований.

 

 

 

Характеристики стандартов

 

 

 

 

 

Стандарт PoE 802.3af поддерживается большинством недорогих IP видеокамер, IP телефонов и точек доступа. 

 

Стандарт PoE 802.3at присутствует в более дорогих моделях IP камер видеонаблюдения, где не возможно уложиться в 15.4 Вт. В этом случае как IP видеокамера, так и PoE источник (коммутатор) должны поддерживать данный стандарт.

 

Слоты расширения. Коммутаторы могут иметь дополнительные слоты расширения. Наиболее распространенными являются  SFP модули (Small Form-factor Pluggable). Модульные, компактные приемопередатчики использующиеся для передачи данных в телекоммуникационной среде. 

 

 

 

 

 

 

SFP модули вставляются в свободный SFP порт маршрутизатора, коммутатора, мультиплексора или медиа-конвертера. Хотя существуют SFP модули Ethernet, наиболее часто  используются оптоволоконные модули для подкючения маигстрального канала при передаче данных на большие расстояния, недосягаемые для стандарта Ethernet. SFP модули подбираются в зависимости от расстояния, скорости передачи данных. Наиболее распространенными являются двухволоконные SFP модули, использующие одно волокно для приема, другое для передачи данных. Однако технология WDM позволяет вести передачу данных на разных длинах волн по одному оптическому кабелю.

 

 

 

SFP модули бывают: 

 

  • SX — 850 нм используется с многомодовым оптическим кабелем на расстоянии до 550м
  • LX — 1310 нм используется с обоими видами оптического кабеля ( SM и MM) на расстоянии до 10 км
  • BX — 1310/1550 нм используется с обоими видами оптического кабеля ( SM и MM) на расстоянии до 10 км
  • XD — 1550 нм используется с одномодовый кабель до 40км, ZX до 80км, EZ или EZX до 120 км и DWDM 

 

 

Сам стандарт SFP предусматривает передачу данных со скоростью 1Гбит/с, либо со скоростью 100 Мбит/с. Для более быстрой передачи данных, были разработаны модули SFP+: 

 

  • SFP+ передача данных со скоростью 10 Гбит/с
  • XFP передача данных со скоростью 10 Гбит/с
  • QSFP+ передача данных со скоростью 40 Гбит/с
  • CFP передача данных со скоростью 100 Гбит/с

 

Однако при более высоких скоростях производится обработка сигналов на  высоких частотах. Это требует большего теплоотвода и, соответственно, больших габаритов. Поэтому, собственно, форм-фактор SFP сохранился еще только в модулях SFP+.

 

 

Заключение


Многие читатели наверное сталкивались с неуправляемыми коммутаторами и бюджетными управляемыми коммутаторами второго уровня в малых локальных сетях. Однако выбор коммутаторов для построения более крупных и технически сложных локальных сетей  лучше предоставить профессионалам. 

 

 

Безопасная Кубань при монтаже локальных сетей использует коммутаторы следующих брендов:

 

Профессиональное решение:

 

 

Cisco

Qtech

 

 

Бюджетное решение

 

 

D-Link

Tp-Link

Tenda

 

 

Безопасная Кубань выполняет монтаж, запуск в эксплуатацию и обслуживание локальных сетей по Краснодару и Югу России.

 

 

Коммутатор,что это такое.

Сетевой коммутатор или свич (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Принцип работы коммутатора
Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), 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 (фреймы) 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 не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порте интерфейса.

Обычно, проектируя сеть, с помощью коммутаторов соединяют несколько доменов коллизий локальной сети между собой. В реальной жизни в качестве доменов коллизий выступают, как правило, этажи здания, в котором создается сеть. Их обычно более 2-х, а в результате обеспечивается гораздо более эффективное управление трафиком чем у прародителя коммутатора — моста. По меньшей мере, он может поддерживать резервные связи между узлами сети.

Благодаря тому, что коммутаторы могут управлять трафиком на основе протокола канального уровня (Уровня 2) модели OSI, он в состоянии контролировать МАС адреса подключенных к нему устройств и даже обеспечивать трансляцию пакетов из стандарта в стандарт (например, Ethernet в FDDI и обратно). Особенно удачно результаты этой возможности представлены в коммутаторах Уровня 3, т.е. устройствах, возможности которых приближаются к возможностям маршрутизаторов.

Коммутатор позволяет пересылать пакеты между несколькими сегментами сети. Он является обучающимся устройством и действует по аналогичной технологии. В отличие от мостов, ряд коммутаторов не помещает все приходящие пакеты в буфер. Это происходит лишь тогда, когда надо согласовать скорости передачи, или адрес назначения не содержится в адресной таблице, или когда порт, куда должен быть направлен пакет, занят, а коммутирует пакеты «на лету».

Коммутатор лишь анализирует адрес назначения в заголовке пакета и, сверившись с адресной таблицей, тут же (время задержки около 30-40 микросекунд) направляет этот пакет в соответствующий порт. Таким образом, когда пакет еще целиком не прошел через входной порт, его заголовок уже передается через выходной. К сожалению, типичные коммутаторы работают по алгоритму «устаревания адресов». Это означает, что, если по истечении определенного промежутка времени, не было обращений по этому адресу, то он удаляется из адресной таблицы.

Коммутаторы поддерживают при соединении друг с другом режим полного дуплекса. В таком режиме данные передаются и принимаются одновременно, что невозможно в обычных сетях Еthегnеt. При этом скорость передачи данных повышается в два раза, а при соединении нескольких коммутаторов можно добиться и большей пиковой производительности.

Возможности и разновидности коммутаторов
Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 3 Switch или просто, сокращенно L3. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т. п.

Многие управляемые коммутаторы позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, 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 (4*24-6=90) портами, либо с 96-ю портами (если для стекирования используются специальные порты).

Разновидности сетевых коммутаторов

10.03.2020 225

Сетевой коммутатор — это устройство, которое предназначено для использования в офисных локальных сетях для обеспечения коммутации сетевых устройств.

Все сетевые устройства подключаются по кабелю витой пары в порты сетевого хаба, который уже управляет передачей и потоками данных между оборудованием.

На рынке присутствует огромное количество различных моделей коммутаторов, отличающихся по множеству параметрам. Ниже вы сможете ознакомиться с основными характеристиками, на которые стоит обратить внимание при выборе той или иной модели устройства.

Представленные на казахстанском рынке производители сетевых свитчей

  • D-link;
  • TP-link;
  • ONV;
  • WiTek;
  • Cisco;
  • HP;
  • Planet.

Каждый из производителей предлагает покупателю различные условия гарантийного и постгарантийного обслуживания, определенный набор сочетания портов и т. д.

Количество портов

Все производители выпускают свитчи с различным количество портов, а также укомплектовывают их дополнительными вспомогательными портами. Стандартно свитчи имеют от 4 до 48 LAN-портов — выбор зависит от потребностей клиента.

Также коммутаторы могут иметь дополнительные отдельные порты UPLINK:

  • Uplink с портом RJ45 — используется для подключения к коммутатору маршрутизаторов, серверов или других свитчей локальной сети;
  • Uplink с портом SFP — применяется для подключения к свитчу устройств, которые коммутируются через оптоволоконный кабель.

Формфактор — способ установки

Сетевые коммутаторы выполняются из металла или пластика и по своей форме делятся на следующие виды:

  • Table (настольные хабы). Такие устройства используются, как правило для организации небольших локальных сетей и имеют небольшое количество портов: от 4 до 16;
  • Rack (стоечные коммутаторы). Данные коммутаторы предназначены для монтажа в телекоммуникационный шкаф со стандартной стойкой 19 дюймов.

Выбор хаба с тем или иным методом установки зависит от предпочтений покупателя, а также от имеющихся условий и задач на объекте. Даже, если в офисе не предполагается установка шкафа, а количество сетевых устройств в офисе больше 10-ти, мы рекомендуем рассматривать коммутаторы для монтажа в стойку — его также можно установить на полку или стол.

Скорость передачи данных

Стандартные локальные сети строятся исходя из скорости передачи данных в 100 Мбит/с. Данную скорость на сегодняшний поддерживают абсолютно все сетевые устройства (персональные компьютеры, ноутбуки, принтеры, модемы, точки доступа и т. д.). Для обеспечения более высоких скоростей передачи информации внутри СКС, могут устанавливаться коммутаторы с возможностью передачи данных на скоростях, превыщающие стандартрные 100 Мбит/с.

Коммутаторы по скорости делятся на следующие:

  • 10/100 Мбит в секунду. Самые доступные по цене устройства, которые поддерживают скорость до 100 Мбит/с внутри сети локальных сетей;
  • 10/100/1000 Мбит/с (гигабитные коммутаторы). Свитчи с гигабитными портами могут работать на скоростях, превыщающих в 10 скорость обычных хабов. Такие устройства устанавливаются в офисах, где внутри локальных сетей передаются большие массивы информационных данных.

Гигабитные коммутаторы заметно дороже стандартных устройств, требуют прокладку более качественных сетей.

По типу управления

Для постройки большинства локальных сетей подойдёт стандартные коммутаторы без функций управления и дополнительных возможностей настройки правил маршрутизации. Соединение в локальную сеть несколько десятков персональных компьютеров и устройств VoIP-телефонии, сетевых принтеров вполне обеспечит обычный свитч.

Однако, возникают ситуации, когда необходимо настроить определенных правила согласованности устройств и портов на коммутаторе. В таком случае управляемый коммутатор станет незаменимым инструментом.

Основные возможности коммутатора с функциями управления:

  • Назначение приоритетов, модификация пакетов;
  • Контроль прав пользователей в сети по различным параметрам конечного устройства;
  • Возможность обеспечения статической маршрутизации;
  • Настройка параметров Qos, VLAN, CLI и др.

Что такое сетевой коммутатор? (с рисунками)

Сетевой коммутатор — это устройство, которое управляет совместным использованием нескольких компьютеров или сетей в одном соединении для передачи данных. Другое название этого устройства — сетевой мост , физическое устройство, отвечающее за маршрутизацию и обработку данных в рамках модели взаимодействия открытых систем. Сетевой коммутатор не включает концентраторы или повторители, поскольку эти устройства не содержат логических процессоров какого-либо типа.

Сети полагаются на несколько подключений и бесперебойный поток данных.

Сетевой коммутатор может поддерживать скорость передачи портов 10/100 Мбит / с (мегабит в секунду) или 10/100/1000 Мбит / с. В одной сети может быть несколько коммутаторов, работающих на разных скоростях. Однако этот тип настройки создает узкие места и ограничивает возможные маршруты, доступные для потока данных.

Сетевой коммутатор — это устройство, которое позволяет нескольким компьютерам совместно использовать одно соединение для передачи данных в сети.

Эти устройства абсолютно необходимы для управления компьютерной сетью. Они функционируют как система управления трафиком в сети, направляя пакеты данных в нужное место назначения. Они используются для подключения периферийных устройств к сети и обеспечивают максимальную экономическую эффективность и возможность совместного использования ресурсов.

Типичная конфигурация сетевого коммутатора — два компьютера, один принтер и беспроводной маршрутизатор. Все устройства подключены к коммутатору, и каждый элемент должен быть четко идентифицирован и созданы правила подключения.

После завершения настройки любой компьютер в сети может использовать тот же принтер.Все компьютеры могут передавать файлы друг другу, и любой, у кого есть беспроводная карта, может получить доступ к сети, распечатать и передать файлы. Коммутатор предназначен для совместного использования ресурсов без снижения производительности.

Простая аналогия сетевого коммутатора — полицейский на остановке с четырьмя путями.Автомобили — это пакеты данных, которые отправляются каждым устройством, когда оно пытается связаться с другими устройствами в сети. «Полицейский» направляет трафик, отправляя данные в нужное место, без каких-либо столкновений.

Существует четыре основных типа сетевых коммутаторов. К четырем типам относятся неуправляемые коммутаторы, управляемые коммутаторы, интеллектуальные коммутаторы и управляемые коммутаторы предприятия.У каждого типа есть свои сильные и слабые стороны, которые необходимо учитывать.

Неуправляемый коммутатор — самый дешевый вариант и обычно используется в небольшом офисе или на предприятии. Они выполняют основные функции управления потоком данных между общим принтером и несколькими компьютерами. Они могут быть настольными или монтироваться в стойку.

Управляемый коммутатор имеет пользовательский интерфейс или программное обеспечение, которое позволяет пользователям изменять настройки коммутатора. Существует несколько методов обновления сетевого коммутатора, от последовательной консоли до Интернет-приложения. Для этого типа устройства требуется, чтобы опытный пользователь произвел необходимые настройки.

Интеллектуальный коммутатор — это промежуточный продукт между неуправляемым и управляемым коммутатором. Пользовательский интерфейс является веб-интерфейсом и имеет самые популярные настройки по умолчанию. Изменение одного параметра приводит к автоматическому изменению соответствующего параметра.

Сетевой коммутатор, управляемый предприятием, имеет широкий диапазон настраиваемых параметров, позволяющих использовать его в большой компании или организации.Обычно они управляются сетевыми специалистами и постоянно контролируются из-за размера и сложности сети.

Коммутатор действует как ретранслятор, считывая пакеты трафика по мере их поступления от различных машин и направляя пакеты на правильный MAC-адрес.Учебное пособие по сетевой коммутации

| Lantronix

Коммутация сети

Коммутаторы

могут быть ценным активом для создания сетей. В целом они могут увеличить емкость и скорость вашей сети. Однако переключение не следует рассматривать как панацею от сетевых проблем. Перед включением сетевой коммутации вы должны сначала задать себе два важных вопроса: во-первых, как вы можете определить, выиграет ли ваша сеть от коммутации? Во-вторых, как добавить коммутаторы в вашу сеть, чтобы получить максимальную выгоду?

Это руководство написано, чтобы ответить на эти вопросы.Попутно мы расскажем, как работают коммутаторы, и как они могут принести пользу вашей сетевой стратегии. Мы также обсудим различные типы сетей, чтобы вы могли профилировать свою сеть и оценить потенциальную выгоду от коммутации сети для вашей среды.

Что такое коммутатор?

Коммутаторы занимают в сети то же место, что и концентраторы. В отличие от концентраторов, коммутаторы проверяют каждый пакет и обрабатывают его соответствующим образом, а не просто повторяют сигнал на все порты. Коммутаторы сопоставляют адреса Ethernet узлов, находящихся в каждом сегменте сети, а затем пропускают через коммутатор только необходимый трафик.Когда коммутатор получает пакет, коммутатор проверяет аппаратные адреса назначения и источника и сравнивает их с таблицей сетевых сегментов и адресов. Если сегменты совпадают, пакет отбрасывается или «фильтруется»; если сегменты разные, то пакет «пересылается» в соответствующий сегмент. Кроме того, коммутаторы предотвращают распространение плохих или несовместимых пакетов, не пересылая их.

Фильтрация пакетов и восстановление пересылаемых пакетов позволяет технологии коммутации разбивать сеть на отдельные домены конфликтов.Регенерация пакетов позволяет использовать большее количество узлов в общей структуре сети и значительно снижает общую частоту конфликтов. В коммутируемых сетях каждый сегмент является независимой областью конфликтов. Это также обеспечивает параллелизм, то есть до половины компьютеров, подключенных к коммутатору, могут отправлять данные одновременно. В общих сетях все узлы находятся в одном общем домене коллизий.

Простота установки, большинство коммутаторов самообучаются.Они определяют адреса Ethernet, используемые в каждом сегменте, составляя таблицу по мере прохождения пакетов через коммутатор. Этот элемент «включай и работай» делает коммутаторы привлекательной альтернативой концентраторам.

Коммутаторы

могут подключать разные типы сетей (например, Ethernet и Fast Ethernet) или сети одного типа. Многие коммутаторы сегодня предлагают высокоскоростные каналы, такие как Fast Ethernet, которые можно использовать для соединения коммутаторов вместе или для увеличения пропускной способности важных серверов, получающих большой трафик.Сеть, состоящая из нескольких коммутаторов, связанных между собой этими быстрыми восходящими линиями, называется сетью «свернутой магистрали».

Выделение портов на коммутаторах отдельным узлам — еще один способ ускорить доступ для критически важных компьютеров. Серверы и опытные пользователи могут использовать полный сегмент для одного узла, поэтому некоторые сети подключают узлы с высоким трафиком к выделенному порту коммутатора.

Полнодуплексный режим — это еще один метод увеличения пропускной способности выделенных рабочих станций или серверов. Для использования полнодуплексного режима обе сетевые карты, используемые на сервере или рабочей станции, и коммутатор должны поддерживать полнодуплексный режим.Полнодуплексный режим удваивает потенциальную пропускную способность этого канала.

Перегрузка сети

По мере того, как к общей сети добавляется больше пользователей или добавляются приложения, требующие большего количества данных, производительность снижается. Это связано с тем, что все пользователи в общей сети являются конкурентами шины Ethernet. Умеренно загруженная сеть Ethernet со скоростью 10 Мбит / с способна поддерживать использование на уровне 35 процентов и пропускную способность около 2,5 Мбит / с с учетом накладных расходов пакетов, межпакетных промежутков и конфликтов.Умеренно загруженный Fast Ethernet или Gigabit Ethernet совместно использует 25 или 250 Мбит / с реальных данных в тех же условиях. При использовании совместно используемых сетей Ethernet и Fast Ethernet вероятность коллизий возрастает по мере добавления большего количества узлов и / или большего объема трафика в общий домен коллизий.

Ethernet сам по себе является совместно используемым носителем, поэтому существуют правила для отправки пакетов, чтобы избежать конфликтов и защитить целостность данных. Узлы в сети Ethernet отправляют пакеты, когда определяют, что сеть не используется. Возможно, что два узла в разных местах могут попытаться отправить данные одновременно.Когда оба ПК передают пакет в сеть одновременно, возникает конфликт. Оба пакета передаются повторно, что усугубляет проблемы с трафиком. Сведение к минимуму коллизий — важный элемент в проектировании и эксплуатации сетей. Увеличение количества конфликтов часто является результатом слишком большого количества пользователей или слишком большого трафика в сети, что приводит к сильной конкуренции за пропускную способность сети. Это может снизить производительность сети с точки зрения пользователя. Сегментирование, при котором сеть делится на различные части, логически соединенные вместе с помощью коммутаторов или маршрутизаторов, снижает перегрузку в переполненной сети за счет устранения общего домена конфликтов.

Уровни коллизий измеряют процент пакетов, которые являются коллизиями. Некоторые коллизии неизбежны, менее 10 процентов из них характерны для хорошо работающих сетей.

Факторы, влияющие на эффективность сети
  • Объем трафика
  • Количество узлов
  • Размер пакетов
  • Диаметр сети
Измерение эффективности сети
  • Отклонение от средней до пиковой нагрузки
  • Частота столкновений
  • Коэффициент использования

Коэффициент использования — еще одна широко доступная статистика о состоянии сети.Эта статистика доступна в мониторе консоли Novell и мониторе производительности WindowsNT, а также в любом дополнительном программном обеспечении для анализа LAN. Использование в средней сети более 35 процентов указывает на потенциальные проблемы. Это 35-процентное использование почти оптимально, но в некоторых сетях оптимальные значения использования выше или ниже из-за таких факторов, как размер пакета и отклонение пиковой нагрузки.

Коммутатор считается работающим на «проводной скорости», если у него достаточно вычислительной мощности для обработки полной скорости Ethernet при минимальных размерах пакетов.Большинство коммутаторов на рынке значительно опережают возможности сетевого трафика, поддерживая полную «скорость передачи данных» Ethernet 14 480 пакетов в секунду и Fast Ethernet 148 800 пакетов в секунду.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы

работают аналогично коммутаторам и мостам в том, что они фильтруют сетевой трафик. Вместо того, чтобы делать это по адресам пакетов, они фильтруют по определенному протоколу. Маршрутизаторы родились из-за необходимости логического, а не физического разделения сетей. IP-маршрутизатор может разделить сеть на различные подсети, чтобы между сегментами мог проходить только трафик, предназначенный для определенных IP-адресов.Маршрутизаторы пересчитывают контрольную сумму и перезаписывают MAC-заголовок каждого пакета. Цена, заплаченная за этот тип интеллектуальной пересылки и фильтрации, обычно рассчитывается с точки зрения задержки или задержки, которую испытывает пакет внутри маршрутизатора. Такая фильтрация занимает больше времени, чем фильтрация коммутатора или моста, который смотрит только на адрес Ethernet. В более сложных сетях эффективность сети может быть повышена. Дополнительным преимуществом маршрутизаторов является их автоматическая фильтрация широковещательных рассылок, но в целом их сложно настроить.

Преимущества коммутатора
  • Изолирует трафик, снимая перегрузку
  • Разделяет области коллизий, уменьшая коллизии
  • Сегменты, дистанция перезапуска и правила повторителя
Затраты на переключение
  • Цена: в настоящее время в 3-5 раз дороже концентратора
  • Время обработки пакета больше, чем в хабе
  • Мониторинг сети сложнее

Общие преимущества коммутации сети

Коммутаторы

заменяют концентраторы в сетевых конструкциях, и они более дорогие.Так почему же рынок коммутаторов для настольных ПК ежегодно увеличивается вдвое благодаря огромным продажам? Цена на коммутаторы стремительно падает, в то время как концентраторы — это зрелая технология с небольшим снижением цен. Это означает, что разница между стоимостью коммутатора и стоимостью концентратора намного меньше, чем раньше, и разрыв сокращается.

Поскольку коммутаторы являются самообучающимися, их так же легко установить, как и концентратор. Просто подключите их и вперед. И они работают на том же аппаратном уровне, что и концентратор, поэтому проблем с протоколом нет.

Есть две причины для включения коммутаторов в конструкции сети. Во-первых, коммутатор разбивает одну сеть на множество небольших сетей, поэтому ограничения по расстоянию и ретранслятору сбрасываются. Во-вторых, такая же сегментация изолирует трафик и уменьшает коллизии, уменьшая перегрузку сети. Очень легко определить необходимость увеличения расстояния и увеличения ретранслятора, а также понять это преимущество коммутации сети. Но второе преимущество, уменьшение перегрузки сети, трудно идентифицировать и труднее понять, в какой степени коммутаторы улучшают производительность.Поскольку все коммутаторы добавляют небольшие задержки к обработке пакетов, необоснованное развертывание коммутаторов может фактически снизить производительность сети. Таким образом, следующий раздел относится к факторам, влияющим на влияние перехода на перегруженные сети.

Коммутация сети

Преимущества переключения варьируются от сети к сети. Добавление коммутатора в первый раз имеет другие последствия, чем увеличение количества уже установленных коммутируемых портов. Понимание шаблонов трафика очень важно для коммутации сети — цель состоит в том, чтобы исключить (или отфильтровать) как можно больше трафика.Коммутатор, установленный в месте, куда он пересылает почти весь получаемый трафик, поможет гораздо меньше, чем тот, который фильтрует большую часть трафика.

На сети, которые не перегружены, может отрицательно повлиять добавление коммутаторов. Задержки обработки пакетов, ограничения буфера переключения и повторные передачи, которые могут иногда приводить к снижению производительности по сравнению с альтернативой на основе концентратора. Если ваша сеть не перегружена, не заменяйте концентраторы коммутаторами. Как узнать, являются ли проблемы с производительностью результатом перегрузки сети? Измерьте коэффициенты использования и частоту столкновений.

Хорошие кандидаты на повышение производительности при переключении
  • Загрузка более 35%
  • Частота столкновений более 10%
Загрузка нагрузки — это объем общего трафика в процентах от теоретического максимума для данного типа сети, 10 Мбит / с в Ethernet, 100 Мбит / с в Fast Ethernet. Частота конфликтов — это количество пакетов с конфликтами в процентах от общего количества пакетов

Время отклика сети (видимая для пользователя часть производительности сети) страдает по мере увеличения нагрузки на сеть, а при больших нагрузках небольшое увеличение пользовательского трафика часто приводит к значительному снижению производительности.Это похоже на динамику автомобильной автострады, в которой увеличение нагрузки приводит к увеличению пропускной способности до определенного предела, а затем дальнейшее увеличение спроса приводит к быстрому ухудшению истинной пропускной способности. В Ethernet количество коллизий увеличивается по мере загрузки сети, что вызывает повторные передачи и увеличение нагрузки, что вызывает еще большее количество коллизий. В результате перегрузка сети значительно замедляет трафик.

С помощью сетевых утилит, имеющихся в большинстве серверных операционных систем, сетевые менеджеры могут определять коэффициент использования и коллизии.Следует учитывать как пиковую, так и среднюю статистику.

Замена центрального концентратора на коммутатор

Эта возможность переключения типична для полностью разделяемой сети, в которой многие пользователи соединены в каскадной архитектуре концентратора. Двумя основными последствиями коммутации будут более быстрое сетевое подключение к серверу (-ам) и изоляция нерелевантного трафика от каждого сегмента. По мере устранения узкого места в сети производительность растет до тех пор, пока не обнаружится новое узкое место в системе, такое как максимальная производительность сервера.

Добавление коммутаторов в магистральную коммутируемую сеть

Перегрузку в коммутируемой сети обычно можно уменьшить, добавив больше коммутируемых портов и увеличив скорость этих портов. Сегменты, испытывающие перегрузку, идентифицируются по их загрузке и частоте конфликтов, и решением является либо дальнейшая сегментация, либо более быстрые соединения. Порты коммутатора Fast Ethernet и Ethernet добавляются дальше по древовидной структуре сети для повышения производительности.

Дизайн для максимальной выгоды

Изменения в дизайне сети имеют тенденцию быть скорее эволюционными, чем революционными — администратор сети редко может спроектировать сеть полностью с нуля.Обычно изменения вносятся медленно, чтобы максимально сохранить полезные капитальные вложения при замене устаревших или устаревших технологий новым оборудованием.

Fast Ethernet очень легко добавить в большинство сетей. Коммутатор или мост позволяет Fast Ethernet подключаться к существующей инфраструктуре Ethernet для повышения скорости критически важных каналов. Более быстрая технология используется для подключения коммутаторов друг к другу, а также к коммутируемым или совместно используемым серверам, чтобы избежать узких мест.

Многие сети клиент / сервер страдают от того, что слишком много клиентов пытаются получить доступ к одному и тому же серверу, что создает узкое место в месте подключения сервера к локальной сети. Fast Ethernet в сочетании с коммутируемым Ethernet создает идеальное экономичное решение для предотвращения медленных клиент-серверных сетей, позволяя разместить сервер на быстром порту.

Распределенная обработка данных также выигрывает от Fast Ethernet и коммутации. Сегментация сети с помощью коммутаторов значительно повышает производительность распределенных сетей трафика, и коммутаторы обычно подключаются через магистраль Fast Ethernet.

Хорошие кандидаты на повышение производительности при переключении
  • Важно знать сетевую нагрузку на узел
  • Попытайтесь сгруппировать пользователей с узлами, с которыми они чаще всего общаются, в одном сегменте
  • Ищите схемы трафика отделов
  • Избегайте узких мест в коммутаторах с помощью быстрых каналов связи
  • Перемещение пользователей между сегментами в итеративном процессе до тех пор, пока все узлы не будут использовать менее 35%

Проблемы с передовой технологией коммутации

Есть некоторые технологические проблемы с коммутацией, которые не затрагивают 95% всех сетей.Основные поставщики коммутаторов и отраслевые издания продвигают новые конкурентоспособные технологии, поэтому здесь обсуждаются некоторые из этих концепций.

Управляемый или неуправляемый

Management обеспечивает преимущества во многих сетях. Для управления крупными сетями с критически важными приложениями используется множество сложных инструментов, использующих протокол SNMP для мониторинга состояния устройств в сети. Сети, использующие SNMP или RMON (расширение для SNMP, которое предоставляет гораздо больше данных при меньшей пропускной способности сети), будут управлять либо каждым устройством, либо только более критическими областями.VLAN — еще одно преимущество управления коммутатором. VLAN позволяет сети группировать узлы в логические LAN, которые ведут себя как одна сеть, независимо от физических соединений. Основное преимущество — управление широковещательным и многоадресным трафиком. Неуправляемый коммутатор будет передавать широковещательные и многоадресные пакеты на все порты. Если в сети есть логические группы, отличные от физических, то коммутатор на основе VLAN может быть лучшим выбором для оптимизации трафика.

Еще одним преимуществом управления в коммутаторах является алгоритм связующего дерева.Spanning Tree позволяет администратору сети создавать резервные каналы с подключенными коммутаторами в виде петель. Это нарушило бы самообучающийся аспект коммутаторов, поскольку трафик от одного узла будет исходить из разных портов. Spanning Tree — это протокол, который позволяет коммутаторам координировать работу друг с другом, чтобы трафик передавался только по одному из резервных каналов (если не происходит сбоя, резервный канал активируется автоматически). Сетевые менеджеры с коммутаторами, развернутыми в критических приложениях, могут захотеть иметь резервные ссылки.В этом случае необходимо управление. Но для остальных сетей вполне подойдет неуправляемый коммутатор, и он намного дешевле.

Промежуточное хранение против сквозного

Коммутаторы

LAN бывают двух основных архитектур: сквозной и с промежуточным накоплением. Сквозные коммутаторы только проверяют адрес назначения, прежде чем перенаправить его в целевой сегмент. Коммутатор с промежуточным хранением, с другой стороны, принимает и анализирует весь пакет, прежде чем пересылать его по назначению.На изучение всего пакета уходит больше времени, но это позволяет коммутатору обнаруживать определенные ошибки и коллизии пакетов и не допускать распространения плохих пакетов по сети.

Сегодня быстродействие переключателей с промежуточным хранением сравнялось с быстродействием переключателей с промежуточным хранением до такой степени, что разница между ними минимальна. Кроме того, доступно большое количество гибридных коммутаторов, сочетающих в себе архитектуру сквозного и промежуточного хранения.

Блокирующие и неблокирующие переключатели

Возьмите характеристики коммутатора и сложите все порты при теоретической максимальной скорости, и тогда вы получите теоретическую общую пропускную способность коммутатора.Если коммутирующая шина или коммутационные компоненты не могут обрабатывать теоретическое количество всех портов, коммутатор считается «блокирующим коммутатором». Споры ведутся о том, следует ли проектировать все коммутаторы без блокировки, но дополнительные затраты на это разумны только для коммутаторов, предназначенных для работы в крупнейших сетевых магистралях. Практически для всех приложений блокирующий переключатель с приемлемым и разумным уровнем пропускной способности будет работать нормально.

Рассмотрим восьмипортовый коммутатор 10/100.Поскольку каждый порт теоретически может обрабатывать 200 Мбит / с (полный дуплекс), теоретически требуется 1600 Мбит / с или 1,6 Гбит / с. Но в реальном мире загрузка каждого порта не превышает 50%, поэтому коммутирующей шины 800 Мбит / с вполне достаточно. Рассмотрение общей пропускной способности по сравнению с общей потребностью в портах в реальных нагрузках обеспечивает подтверждение того, что коммутатор может справиться с нагрузками вашей сети.

Ограничения буфера переключения

Пакеты, обрабатываемые коммутатором, хранятся в буферах.Если сегмент назначения перегружен, коммутатор удерживает пакет, ожидая, пока пропускная способность станет доступной в переполненном сегменте. Проблема с заполнением буферов. Поэтому некоторый анализ размеров буферов и стратегий обработки переполнений представляет интерес для технически подкованного проектировщика сетей.

В реальных сетях переполненные сегменты вызывают множество проблем, поэтому их влияние на переключение не имеет значения для большинства пользователей, поскольку сети должны быть спроектированы так, чтобы исключить переполненные, перегруженные сегменты.Есть две стратегии обработки полных буферов. Один из них — «управление потоком противодавления», которое отправляет пакеты обратно в восходящем направлении к исходным узлам пакетов, которые находят полный буфер. Это можно сравнить со стратегией простого отбрасывания пакета и использования функций целостности в сетях для автоматической повторной передачи. Одно решение распространяет проблему в одном сегменте на другие сегменты, распространяя проблему. Другое решение вызывает повторные передачи, и, как следствие, увеличение нагрузки не является оптимальным.Ни одна из стратегий не решает проблему, поэтому поставщики коммутаторов используют большие буферы и советуют администраторам сети разрабатывать топологии коммутируемой сети, чтобы устранить источник проблемы — перегруженные сегменты.

Коммутация уровня 3

Гибридное устройство — это последнее усовершенствование технологии межсетевого взаимодействия. Сочетая в себе обработку пакетов маршрутизаторов и скорость коммутации, эти многоуровневые коммутаторы работают как на уровне 2, так и на уровне 3 сетевой модели OSI. Коммутаторы этого класса предназначены для работы в ядре крупных корпоративных сетей.Многоуровневые коммутаторы, которые иногда называются коммутаторами маршрутизации или IP-коммутаторами, ищут общие потоки трафика и переключают эти потоки на аппаратном уровне для определения скорости. Для трафика вне обычных потоков многоуровневый коммутатор использует функции маршрутизации. Это сохраняет функции маршрутизации с более высокими накладными расходами только там, где это необходимо, и стремится к лучшей стратегии обработки для каждого сетевого пакета.

Многие поставщики работают над многослойными коммутаторами высшего класса, и эта технология определенно находится в стадии разработки.По мере развития сетевых технологий многоуровневые коммутаторы могут заменить маршрутизаторы в большинстве крупных сетей.

1. Базовая работа коммутатора — коммутаторы Ethernet [Книга]

Коммутаторы

Ethernet связывают устройства Ethernet вместе путем ретрансляции кадров Ethernet между устройствами, подключенными к коммутаторам. Перемещая кадры Ethernet между портами коммутатора , коммутатор связывает трафик, переносимый отдельными сетевыми соединениями, в большую сеть Ethernet.

Коммутаторы

Ethernet выполняют свою функцию связывания, соединяя кадров Ethernet между сегментами Ethernet . Для этого они копируют кадры Ethernet с одного порта коммутатора на другой на основе адресов Media Access Control (MAC) в кадрах Ethernet. Мостовое соединение Ethernet было изначально определено в стандарте 802.1D IEEE для локальных и городских сетей: мосты управления доступом к среде (MAC). []

Стандартизация операций моста в коммутаторах позволяет покупать коммутаторы у разных поставщиков, которые будут работать вместе при объединении в сеть.Это результат большой напряженной работы со стороны инженеров по стандартизации, чтобы определить набор стандартов, которые поставщики могли бы согласовать и внедрить в свои конструкции коммутаторов.

Первые мосты Ethernet были двухпортовыми устройствами, которые могли соединять вместе два сегмента коаксиального кабеля исходной системы Ethernet. В то время Ethernet поддерживал подключение только к коаксиальным кабелям. Позже, когда была разработана витая пара Ethernet и стали широко доступны коммутаторы с множеством портов, они часто использовались в качестве центральной точки подключения или концентратора кабельных систем Ethernet, что привело к названию «коммутирующий концентратор».«Сегодня на рынке эти устройства называют просто переключателями.

С тех пор, как мосты Ethernet были впервые разработаны в начале 1980-х годов, многое изменилось. С годами компьютеры стали повсеместными, и многие люди используют несколько устройств на своей работе, включая ноутбуки, смартфоны и планшеты. Каждый телефон VoIP и каждый принтер — это компьютер, и даже системы управления зданием и средства контроля доступа (дверные замки) объединены в сеть. В современных зданиях есть несколько точек беспроводного доступа (AP) для обеспечения 802.11 служб Wi-Fi для смартфонов и планшетов, и каждая точка доступа также подключена к кабельной системе Ethernet. В результате современные сети Ethernet могут состоять из сотен коммутационных соединений в здании и тысяч коммутационных соединений в сети университетского городка.

Вы должны знать, что есть еще одно сетевое устройство, используемое для соединения сетей, которое называется маршрутизатором . Существуют большие различия в способах работы мостов и маршрутизаторов, и у них обоих есть преимущества и недостатки, как описано в разделе «Маршрутизаторы или мосты?».Вкратце, мосты перемещают кадры между сегментами Ethernet на основе адресов Ethernet с минимальной настройкой моста или без нее. Маршрутизаторы перемещают пакетов между сетями на основе адресов протокола высокого уровня, и каждая связанная сеть должна быть настроена в маршрутизаторе. Однако и мосты, и маршрутизаторы используются для построения более крупных сетей, и оба устройства на рынке называются коммутаторами.

Совет

Мы будем использовать слова «мост» и «коммутатор» как синонимы для описания мостов Ethernet.Однако обратите внимание, что «коммутатор» — это общий термин для сетевых устройств, которые могут функционировать как мосты или маршрутизаторы, или даже и то, и другое, в зависимости от их наборов функций и конфигурации. Дело в том, что с точки зрения сетевых экспертов, мост и маршрутизация — это разные виды коммутации пакетов с разными возможностями. Для наших целей мы будем следовать практике поставщиков Ethernet, которые используют слово «коммутатор» или, более конкретно, «коммутатор Ethernet» для описания устройств, соединяющих кадры Ethernet.

Хотя стандарт 802.1D предоставляет спецификации для соединения кадров локальной сети между портами коммутатора, а также для некоторых других аспектов базовой работы моста, стандарт также осторожен, чтобы не указывать такие вопросы, как производительность моста или коммутатора или то, как коммутаторы должен быть построен. Вместо этого поставщики конкурируют друг с другом, предлагая коммутаторы по разным ценам и с разными уровнями производительности и возможностей.

Результатом стал большой и конкурентный рынок коммутаторов Ethernet, увеличивающий количество вариантов, которые у вас есть как у клиента.Широкий спектр моделей и возможностей коммутаторов может сбивать с толку. В главе 4 мы обсуждаем переключатели специального назначения и их использование.

Сети существуют для перемещения данных между компьютерами. Для выполнения этой задачи сетевое программное обеспечение организует перемещаемые данные в кадры Ethernet. Кадры перемещаются по сетям Ethernet, а поле данных кадра используется для передачи данных между компьютерами. Кадры — это не что иное, как произвольные последовательности информации, формат которой определен в стандарте.

Формат кадра Ethernet включает в себя адрес назначения в начале, содержащий адрес устройства, на которое отправляется кадр. [] Затем идет адрес источника, содержащий адрес устройства, отправляющего фрейм. За адресами следуют различные другие поля, включая поле данных, в котором передаются данные между компьютерами, как показано на рисунке 1-1.

Рисунок 1-1. Формат кадра Ethernet

Кадры определяются на уровне 2 или уровне канала передачи данных семислойной сетевой модели Open Systems Interconnection (OSI) .Семислойная модель была разработана для организации видов информации, передаваемой между компьютерами. Он используется для определения того, как эта информация будет отправляться, и для структурирования разработки стандартов передачи информации. Поскольку коммутаторы Ethernet работают с фреймами локальной сети на уровне канала передачи данных, их иногда можно услышать, как устройства канального уровня, а также устройства уровня 2 или коммутаторы уровня 2. []

Коммутаторы Ethernet спроектированы таким образом, что их операции невидимы для устройств в сети, что объясняет, почему этот подход к соединению сетей также называется прозрачным мостом .«Прозрачный» означает, что когда вы подключаете коммутатор к системе Ethernet, никакие изменения не вносятся в кадры Ethernet, соединяемые мостом. Коммутатор автоматически начнет работать без необходимости какой-либо настройки коммутатора или каких-либо изменений со стороны компьютеров, подключенных к сети Ethernet, что делает работу коммутатора прозрачной для них.

Далее мы рассмотрим основные функции, используемые в мосте, чтобы сделать возможным пересылку кадров Ethernet с одного порта на другой.

Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика , описанных в стандарте моста IEEE 802.1D. Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.

Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями , в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса. Эти два адреса — это адрес назначения устройства, на которое он отправляет фрейм, и адрес источника , который является адресом устройства, отправляющего фрейм.

Путь «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждый порт на коммутаторе имеет уникальный заводской MAC-адрес . Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему кадры, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме .В этом режиме интерфейс запрограммирован на прием всех кадров, которые он видит на этом порту, а не только кадров, которые отправляются на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.

По мере приема каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, которую поддерживает коммутатор. Таким образом коммутатор автоматически обнаруживает, какие станции доступны на каких портах.

На Рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet.Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов. По мере того, как станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и строит таблицу, более формально называемую базой данных пересылки , которая показывает, какие станции и на каких портах доступны. После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую ​​как показано в Таблице 1-1.

Рисунок 1-2. Изучение адреса в коммутаторе

Таблица 1-1.База данных переадресации, обслуживаемая коммутатором

000
Порт Станция

1

10

2

8

20

3

30

4

Без станции

5

Без станции

6

15

7

25

8

35

Эта база данных используется коммутатором для принятия решения о пересылке пакетов в процессе, называемом адаптивная фильтрация .Без базы данных адресов коммутатор должен был бы отправлять трафик, полученный на любом заданном порту, через все другие порты, чтобы гарантировать, что он достиг пункта назначения. В базе данных адресов трафик фильтруется в соответствии с его адресатом. Коммутатор является «адаптивным» за счет автоматического изучения новых адресов. Эта способность к обучению позволяет вам добавлять новые станции в вашу сеть без необходимости вручную настраивать коммутатор, чтобы знать о новых станциях, или станциям, чтобы знать о коммутаторе. []

Когда коммутатор получает кадр, предназначенный для адреса станции, который он еще не видел, коммутатор отправляет этот кадр на все порты, кроме порта, на который он прибыл. [] Этот процесс называется лавинной рассылкой и более подробно поясняется позже в разделе «Переполнение кадров».

После того, как коммутатор создал базу данных адресов, он получает всю информацию, необходимую для выборочной фильтрации и пересылки трафика. Пока коммутатор изучает адреса, он также проверяет каждый кадр, чтобы принять решение о пересылке пакета на основе адреса назначения в кадре.Давайте посмотрим, как решение о переадресации работает в коммутаторе с восемью портами, как показано на рисунке 1-2.

Предположим, что кадр отправляется со станции 15 на станцию ​​20. Поскольку кадр отправляется станцией 15, коммутатор считывает кадр через порт 6 и использует свою базу данных адресов, чтобы определить, какой из его портов связан с адресом назначения. в этом кадре. Здесь адрес назначения соответствует станции 20, а база данных адресов показывает, что для достижения станции 20 кадр должен быть отправлен через порт 2.

Каждый порт коммутатора может сохранять кадры в памяти перед их передачей по кабелю Ethernet, подключенному к порту. Например, если порт уже занят передачей, когда фрейм прибывает для передачи, то фрейм может удерживаться на короткое время, необходимое порту для завершения передачи предыдущего фрейма. Для передачи кадра коммутатор помещает кадр в очередь коммутации пакетов для передачи на порт 2.

Во время этого процесса коммутатор, передающий кадр Ethernet с одного порта на другой, не вносит изменений в данные, адреса или другие поля. базового кадра Ethernet.В нашем примере кадр передается в неизменном виде на порт 2 точно так же, как он был получен на порту 6. Таким образом, работа коммутатора прозрачна для всех станций в сети.

Обратите внимание, что коммутатор не будет пересылать кадр, предназначенный для станции, которая находится в базе данных переадресации, на порт, если этот порт не подключен к целевому назначению. Другими словами, трафик, предназначенный для устройства на данном порту, будет отправляться только на этот порт; никакие другие порты не увидят трафик, предназначенный для этого устройства.Эта логика коммутации сохраняет трафик изолированным только от тех кабелей или сегментов Ethernet, которые необходимы для получения кадра от отправителя и передачи этого кадра на устройство назначения.

Это предотвращает поток ненужного трафика в другие сегменты сетевой системы, что является основным преимуществом коммутатора. Это контрастирует с ранней системой Ethernet, где трафик с любой станции был замечен всеми другими станциями, независимо от того, хотели они данных или нет. Фильтрация трафика коммутатора снижает нагрузку на трафик, переносимую набором кабелей Ethernet, подключенных к коммутатору, тем самым более эффективно используя пропускную способность сети.

Коммутаторы автоматически удаляют записи в базе данных переадресации по истечении определенного периода времени — обычно пяти минут — если они не видят никаких кадров со станции. Следовательно, если станция не отправляет трафик в течение определенного периода, коммутатор удаляет запись о переадресации для этой станции. Это предотвращает переполнение базы данных пересылки устаревшими записями, которые могут не соответствовать действительности.

Конечно, когда время ввода адреса истекло, коммутатор не будет иметь никакой информации в базе данных для этой станции в следующий раз, когда коммутатор получит предназначенный для него кадр.Это также происходит, когда станция вновь подключается к коммутатору или когда станция была выключена и снова включается более чем через пять минут. Так как же коммутатор обрабатывает пересылку пакетов для неизвестной станции?

Решение простое: коммутатор пересылает кадр, предназначенный для неизвестной станции, на все порты коммутатора, кроме того, на котором он был получен, таким образом лавинно отправляет кадр всем остальным станциям. Флудинг фрейма гарантирует, что фрейм с неизвестным адресом назначения достигнет всех сетевых подключений и будет услышан правильным устройством назначения, предполагая, что он активен и находится в сети.Когда неизвестное устройство отвечает обратным трафиком, коммутатор автоматически узнает, к какому порту подключено устройство, и больше не будет лавинно перенаправлять трафик на это устройство.

Широковещательный и многоадресный трафик

Помимо передачи кадров, направленных на один адрес, локальные сети могут отправлять кадры, направленные на групповой адрес, называемый многоадресным адресом , который может быть получен группой станций. Они также могут отправлять кадры, направленные на все станции, используя широковещательный адрес .Групповые адреса всегда начинаются с определенной битовой комбинации, определенной в стандарте Ethernet, что позволяет коммутатору определять, какие кадры предназначены для определенного устройства, а не для группы устройств.

Кадр, отправленный на адрес назначения многоадресной рассылки, может быть получен всеми станциями, настроенными на прослушивание этого адреса многоадресной рассылки. Программное обеспечение Ethernet, также называемое программным обеспечением «драйвер интерфейса», программирует интерфейс для приема кадров, отправленных на групповой адрес, так что интерфейс теперь является членом этой группы.Адрес интерфейса Ethernet, назначенный на заводе, называется одноадресным адресом , и любой заданный интерфейс Ethernet может принимать одноадресные и многоадресные кадры. Другими словами, интерфейс может быть запрограммирован на прием кадров, отправленных на один или несколько групповых адресов многоадресной рассылки, а также кадров, отправленных на одноадресный MAC-адрес, принадлежащий этому интерфейсу.

Широковещательная и многоадресная пересылка

Широковещательный адрес — это специальная многоадресная группа: группа всех станций в сети.Пакет, отправленный на широковещательный адрес (адрес всех единиц), получает каждая станция в локальной сети. Поскольку широковещательные пакеты должны приниматься всеми станциями в сети, коммутатор достигнет этой цели путем лавинной рассылки широковещательных пакетов на все порты, кроме порта, на который они были получены, поскольку нет необходимости отправлять пакет обратно на исходное устройство. Таким образом, широковещательный пакет, отправленный любой станцией, достигнет всех других станций в локальной сети.

Многоадресный трафик может быть более трудным, чем широковещательные кадры.Более сложные (и обычно более дорогие) коммутаторы включают поддержку протоколов обнаружения групп многоадресной рассылки, которые позволяют каждой станции сообщать коммутатору об адресах групп многоадресной рассылки, которые она хочет услышать, поэтому коммутатор будет отправлять многоадресные пакеты только на порты. подключены к станциям, которые заявили о своей заинтересованности в приеме многоадресного трафика. Однако более дешевые коммутаторы, не имеющие возможности обнаруживать, какие порты подключены к станциям, прослушивающим данный многоадресный адрес, должны прибегать к лавинной рассылке многоадресных пакетов на все порты, кроме порта, на который был получен многоадресный трафик, как и широковещательные пакеты.

Использование широковещательной и многоадресной передачи

Станции отправляют широковещательные и многоадресные пакеты по ряду причин. Сетевые протоколы высокого уровня, такие как TCP / IP, используют широковещательные или многоадресные кадры как часть процесса обнаружения адресов. Широковещательные и многоадресные рассылки также используются для динамического назначения адресов, которое происходит при первом включении станции и требуется найти сетевой адрес высокого уровня. Многоадресная рассылка также используется некоторыми мультимедийными приложениями, которые отправляют аудио- и видеоданные в кадрах многоадресной рассылки для приема группами станций, а также в многопользовательских играх как способ отправки данных группе игроков.

Следовательно, типичная сеть будет иметь некоторый уровень широковещательного и многоадресного трафика. Пока количество таких кадров остается на разумном уровне, проблем не будет. Однако, когда многие станции объединены коммутаторами в одну большую сеть, широковещательная и многоадресная лавинная рассылка коммутаторов может привести к значительному объему трафика. Большие объемы широковещательного или многоадресного трафика могут вызвать перегрузку сети, поскольку каждое устройство в сети должно принимать и обрабатывать широковещательные рассылки и определенные типы многоадресных рассылок; при достаточно высоких скоростях передачи пакетов могут возникнуть проблемы с производительностью станций.

Потоковые приложения (видео), отправляющие многоадресную рассылку с высокой скоростью, могут генерировать интенсивный трафик. Системы резервного копирования и дублирования дисков, основанные на многоадресной рассылке, также могут генерировать большой трафик. Если этот трафик пересылается на все порты, сеть может перегружаться. Один из способов избежать этой перегрузки — ограничить общее количество станций, подключенных к одной сети, чтобы скорость широковещательной и многоадресной рассылки не стала настолько высокой, чтобы создавать проблемы.

Другой способ ограничить скорость многоадресных и широковещательных пакетов — разделить сеть на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) .Еще один способ — использовать маршрутизатор, также называемый коммутатором уровня 3. Поскольку маршрутизатор не пересылает автоматически широковещательные и многоадресные рассылки, это создает отдельные сетевые системы. [] Эти методы управления распространением многоадресных и широковещательных рассылок обсуждаются в Главе 2 и Главе 3 соответственно.

До сих пор мы видели, как один коммутатор может пересылать трафик на основе динамически созданной базы данных пересылки. Основная трудность этой простой модели работы коммутатора заключается в том, что множественные соединения между коммутаторами могут создавать петли, приводящие к перегрузке и перегрузке сети.

Конструкция и работа Ethernet требует, чтобы между любыми двумя станциями мог существовать только один путь передачи пакетов. Ethernet растет за счет расширения ветвей в топологии сети , называемой древовидной структурой, которая состоит из нескольких коммутаторов, ответвляющихся от центрального коммутатора. Опасность заключается в том, что в достаточно сложной сети коммутаторы с несколькими соединениями между коммутаторами могут создавать петли в сети.

В сети с коммутаторами, соединенными вместе для формирования петли пересылки пакетов, пакеты будут бесконечно циркулировать по петле, создавая очень высокий уровень трафика и вызывая перегрузку.

Зацикленные пакеты будут циркулировать с максимальной скоростью сетевых каналов, пока скорость трафика не станет настолько высокой, что сеть не станет насыщенной. Широковещательные и многоадресные кадры, а также одноадресные кадры неизвестным адресатам обычно лавинно передаются на все порты базового коммутатора, и весь этот трафик будет циркулировать в таком цикле. После формирования петли этот режим сбоя может произойти очень быстро, в результате чего сеть будет полностью занята отправкой широковещательных, многоадресных и неизвестных кадров, и станциям будет очень трудно отправлять фактический трафик.

К сожалению, таких петель, как пунктирный путь, показанный стрелками на рис. 1-3, слишком легко реализовать, несмотря на все ваши попытки их избежать. По мере того, как сети разрастаются и включают в себя все больше коммутаторов и коммутационных шкафов, становится трудно точно знать, как все соединено вместе, и не дать людям по ошибке создать петлю.

Рисунок 1-3. Петля пересылки между коммутаторами

Хотя петля на чертеже должна быть очевидной, в достаточно сложной сетевой системе любому, кто работает в сети, может быть сложно узнать, подключены ли коммутаторы таким образом, чтобы петлевые пути.Стандарт моста IEEE 802.1D предоставляет протокол связующего дерева, чтобы избежать этой проблемы, автоматически подавляя петли пересылки.

Назначение протокола связующего дерева (STP) — позволить коммутаторам автоматически создавать набор путей без петель, даже в сложной сети с несколькими путями, соединяющими несколько коммутаторов. Он предоставляет возможность динамически создавать древовидную топологию в сети, блокируя пересылку любых пакетов на определенных портах, и гарантирует, что набор коммутаторов Ethernet может автоматически настраиваться для создания путей без петель.Стандарт IEEE 802.1D описывает работу связующего дерева, и каждый коммутатор, заявляющий о соответствии стандарту 802.1D, должен иметь возможность связующего дерева. []

Работа алгоритма связующего дерева основана на сообщениях конфигурации, отправляемых каждым коммутатором в пакетах, называемых блоками данных протокола моста или BPDU. Каждый пакет BPDU отправляется на многоадресный адрес назначения, назначенный для операции связующего дерева. Все коммутаторы IEEE 802.1D присоединяются к группе многоадресной рассылки BPDU и прослушивают кадры, отправленные на этот адрес, чтобы каждый коммутатор мог отправлять и получать сообщения конфигурации связующего дерева. []

Процесс создания связующего дерева начинается с использования информации в сообщениях конфигурации BPDU для автоматического выбора корневого моста . Выбор основан на идентификаторе моста (BID), который, в свою очередь, основан на комбинации настраиваемого значения приоритета моста (32 768 по умолчанию) и уникального MAC-адреса Ethernet, назначенного каждому мосту для использования процессом связующего дерева. называется системный MAC. Мосты отправляют друг другу пакеты BPDU, и мост с наименьшим BID автоматически выбирается в качестве корневого моста.

Если для приоритета моста было оставлено значение по умолчанию 32 768, тогда мост с наименьшим числовым значением Ethernet-адреса будет выбран в качестве корневого моста. [] В примере, показанном на рис. 1-4, коммутатор 1 имеет самый низкий BID, и конечный результат процесса выбора связующего дерева состоит в том, что коммутатор 1 стал корневым мостом. Выбор корневого моста создает основу для остальных операций, выполняемых протоколом связующего дерева.

Выбор пути с наименьшей стоимостью

После выбора корневого моста каждый некорневой мост использует эту информацию, чтобы определить, какой из его портов имеет наименее затратный путь к корневому мосту, а затем назначает этот порт корневым. порт (RP).Все остальные мосты определяют, какой из их портов, подключенных к другим каналам, имеет наименее затратный путь к корневому мосту. Мосту с наименее затратным путем назначается роль назначенного моста (DB), а порты в DB назначаются как назначенные порты (DP).

Рисунок 1-4. Операция связующего дерева

Стоимость пути основана на скорости, с которой работают порты, при этом более высокие скорости приводят к снижению затрат. По мере того как пакеты BPDU проходят через систему, они накапливают информацию о количестве портов, через которые они проходят, и о скорости каждого порта.Пути с более медленными портами будут иметь более высокие затраты. Общая стоимость данного пути через несколько коммутаторов — это сумма затрат всех портов на этом пути.

Подсказка

Если существует несколько путей к корню с одинаковой стоимостью, то будет использоваться путь, подключенный к мосту с наименьшим идентификатором моста.

В конце этого процесса мосты выбрали набор корневых портов и назначенных портов, что позволяет мостам удалять все кольцевые пути и поддерживать дерево пересылки пакетов, которое охватывает весь набор устройств, подключенных к сети. , отсюда и название «протокол связующего дерева».”

После того, как процесс связующего дерева определил состояние порта, комбинация корневых портов и назначенных портов предоставляет алгоритму связующего дерева информацию, необходимую для определения наилучших путей и блокировки всех других путей. Пересылка пакетов на любом порту, который не является корневым портом или назначенным портом, отключена , блокируя пересылку пакетов на этом порту.

Пока заблокированные порты не пересылают пакеты, они продолжают получать BPDU. Заблокированный порт показан на рис. 1-4 с буквой «B», указывающей, что порт 10 на коммутаторе 3 находится в режиме блокировки и что канал не пересылает пакеты. Протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) отправляет пакеты BPDU каждые две секунды для отслеживания состояния сети, и заблокированный порт может стать разблокированным при обнаружении изменения пути.

Состояния портов связующего дерева

Когда активное устройство подключено к порту коммутатора, порт проходит через ряд состояний, поскольку он обрабатывает любые BPDU, которые он может получить, и процесс связующего дерева определяет, в каком состоянии должен находиться порт. в любой момент времени. Два состояния называются прослушивание и обучение , во время которых процесс связующего дерева прослушивает BPDU, а также изучает адреса источника из любых полученных кадров.

На рисунке 1-5 показаны состояния портов связующего дерева, которые включают следующее:

инвалид
Порт в этом состоянии был намеренно отключен администратором или автоматически отключен из-за разрыва соединения. Это также может быть порт, который вышел из строя и больше не работает. В отключенное состояние можно войти или выйти из любого другого состояния.
Блокировка
Порт, который включен, но не является корневым или назначенным портом, может вызвать петлю коммутации, если он был активен.Чтобы этого избежать, порт переводится в состояние блокировки. Данные станции не отправляются и не принимаются через блокирующий порт. После инициализации порта (соединение устанавливается, включается питание) порт обычно переходит в состояние блокировки. После обнаружения с помощью BPDU или тайм-аутов того, что порту может потребоваться стать активным, порт перейдет в состояние прослушивания на пути к состоянию пересылки. Блокирующий порт также может перейти в состояние пересылки, если другие ссылки не работают. Данные BPDU по-прежнему принимаются, пока порт находится в состоянии блокировки.
Прослушивание
В этом состоянии порт отбрасывает трафик, но продолжает обрабатывать пакеты BPDU, полученные через порт, и воздействует на любую новую информацию, которая может заставить порт вернуться в заблокированное состояние. На основе информации, полученной в блоках BPDU, порт может перейти в состояние обучения. Состояние прослушивания позволяет алгоритму связующего дерева решить, могут ли атрибуты этого порта, такие как стоимость порта, привести к тому, что порт станет частью связующего дерева или вернется в состояние блокировки.
Обучение
В этом состоянии порт еще не пересылает кадры, но изучает адреса источника из всех полученных кадров и добавляет их в базу данных фильтрации. Коммутатор заполнит таблицу MAC-адресов пакетами, полученными через порт (до истечения таймера), прежде чем перейти в состояние пересылки.
Пересылка
Это рабочее состояние, в котором порт отправляет и принимает данные станции. Входящие BPDU также отслеживаются, чтобы мост мог определить, нужно ли ему перевести порт в состояние блокировки для предотвращения образования петли.

Рисунок 1-5. Состояния портов связующего дерева

В исходном протоколе связующего дерева состояния прослушивания и обучения длились 30 секунд, в течение которых пакеты не пересылались. В новом протоколе Rapid Spanning Tree Protocol можно назначить тип порта «edge» для порта, что означает, что порт, как известно, подключен к конечной станции (пользовательский компьютер, VoIP-телефон, принтер и т. Д.) И не к другому переключателю. Это позволяет конечному автомату RSTP обходить процессы обучения и прослушивания на этом порту и немедленно переходить в состояние пересылки.Разрешение станции немедленно начать отправку и получение пакетов помогает избежать таких проблем, как тайм-ауты приложений на компьютерах пользователей при их перезагрузке. [] Хотя это и не требуется для работы RSTP, полезно вручную настроить граничные порты RSTP с их типом порта, чтобы избежать проблем на компьютерах пользователей. Установка типа порта на границу также означает, что RSTP не нужно отправлять пакет BPDU при изменении состояния канала (соединение вверх или вниз) на этом порту, что помогает уменьшить объем трафика связующего дерева в сети.

Подсказка

Изобретатель протокола связующего дерева, Радия Перлман, написала стихотворение, описывающее, как это работает. [] При чтении стихотворения полезно знать, что с точки зрения математики сеть может быть представлена ​​как тип графа, называемого сеткой, и что цель протокола связующего дерева — превратить любую заданную сетевую сетку в дерево. структура без петель, охватывающая весь набор сегментов сети.

Думаю, я никогда не увижу
График красивее дерева.
Дерево, ключевое свойство которого
— это соединение без петель.
Дерево, которое должно обязательно охватывать
Чтобы пакеты могли достигать любой LAN.
Сначала нужно выбрать корень.
По ID он избран.
Трассируются пути с наименьшей стоимостью от корня.
В дереве размещены эти пути.
Сетка создается людьми вроде меня,
Затем мосты находят остовное дерево.

— Радиа Перлман Алгорим

Это краткое описание предназначено только для предоставления основных концепций, лежащих в основе работы системы.Как и следовало ожидать, здесь не описаны другие подробности и сложности. Полная информация о том, как работает конечный автомат связующего дерева, описана в стандартах IEEE 802.1, с которыми можно ознакомиться для более полного понимания протокола и того, как он функционирует. Подробные сведения об улучшениях связующего дерева для конкретных поставщиков можно найти в документации поставщика. См. Приложение A для ссылок на дополнительную информацию.

Исходный протокол связующего дерева, стандартизованный в IEEE 802.1D определил единый процесс связующего дерева, работающий на коммутаторе, управляющий всеми портами и VLAN с помощью одного конечного автомата связующего дерева. Ничто в стандарте не запрещает поставщику разрабатывать собственные улучшения в развертывании связующего дерева. Некоторые поставщики создали свои собственные реализации, в одном случае предоставляя отдельный процесс связующего дерева для каждой VLAN. Этот подход был использован Cisco Systems для версии, которую они называют связующим деревом для каждой VLAN (PVST).

Стандартный протокол связующего дерева IEEE эволюционировал с годами.Обновленная версия, получившая название Rapid Spanning Tree Protocol, была определена в 2004 году. Как следует из названия, Rapid Spanning Tree увеличила скорость работы протокола. RSTP был разработан для обеспечения обратной совместимости с исходной версией связующего дерева. Стандарт 802.1Q включает в себя как RSTP, так и новую версию связующего дерева под названием Multiple Spanning Tree (MST), которое также предназначено для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями. [] MST обсуждается далее в Виртуальных локальных сетях.

При построении сети с несколькими коммутаторами вам необходимо обратить особое внимание на то, как поставщик ваших коммутаторов развернул связующее дерево, а также на версию связующего дерева, которую используют ваши коммутаторы. Наиболее часто используемые версии, классический STP и более новый RSTP, совместимы и не требуют настройки, что приводит к операции «plug and play».

Прежде чем вводить новый коммутатор в работу в сети, внимательно прочтите документацию поставщика и убедитесь, что вы понимаете, как все работает.Некоторые поставщики могут не включать связующее дерево по умолчанию для всех портов. Другие поставщики могут реализовать специальные функции или версии связующего дерева для конкретных поставщиков. Как правило, поставщик прилагает все усилия, чтобы убедиться, что его реализация связующего дерева «просто работает» со всеми другими коммутаторами, но существует достаточно вариаций в функциях и конфигурации связующего дерева, при которых вы можете столкнуться с проблемами. Чтение документации и тестирование новых коммутаторов перед их развертыванием в сети может помочь избежать любых проблем.

Одиночное полнодуплексное соединение Ethernet предназначено для перемещения кадров Ethernet между интерфейсами Ethernet на каждом конце соединения. Он работает с известной скоростью передачи данных и известной максимальной частотой кадров. [] Все соединения Ethernet с заданной скоростью будут иметь одинаковую скорость передачи данных и характеристики частоты кадров. Однако добавление коммутаторов в сеть создает более сложную систему. Теперь ограничения производительности вашей сети становятся комбинацией производительности подключений Ethernet и производительности коммутаторов, а также любых перегрузок, которые могут возникнуть в системе, в зависимости от топологии.Вы должны убедиться, что приобретаемые вами коммутаторы обладают достаточной производительностью для выполнения своей работы.

Производительность внутренней коммутирующей электроники может быть не в состоянии поддерживать полную частоту кадров, поступающую со всех портов. Другими словами, если все порты одновременно представляют коммутатору высокие нагрузки трафика, которые также являются непрерывными, а не только короткими пакетами, коммутатор может не справиться с объединенной скоростью трафика и может начать отбрасывать кадры. Это известно как , блокировка , состояние в системе коммутации, в которой недостаточно ресурсов для обеспечения потока данных через коммутатор.Неблокирующий коммутатор — это коммутатор, который обеспечивает достаточную внутреннюю коммутационную способность для обработки полной нагрузки, даже когда все порты одновременно активны в течение длительных периодов времени. Однако даже неблокирующий коммутатор будет отбрасывать кадры, когда порт становится перегруженным, в зависимости от шаблонов трафика.

Производительность пересылки пакетов

Типичное аппаратное обеспечение коммутатора имеет выделенные вспомогательные схемы, которые предназначены для повышения скорости, с которой коммутатор может пересылать кадры и выполнять такие важные функции, как поиск адресов кадров в базе данных фильтрации адресов.Поскольку вспомогательные схемы и высокоскоростная буферная память являются более дорогими компонентами, общая производительность коммутатора представляет собой компромисс между стоимостью этих высокопроизводительных компонентов и ценой, которую готовы платить большинство клиентов. Следовательно, вы обнаружите, что не все переключатели работают одинаково.

Некоторые менее дорогие устройства могут иметь более низкую производительность пересылки пакетов, меньшие таблицы фильтрации адресов и меньшие размеры буферной памяти. Коммутаторы большего размера с большим количеством портов обычно имеют компоненты с более высокой производительностью и более высокую цену.Коммутаторы, способные обрабатывать максимальную частоту кадров на всех своих портах, также называемые неблокирующими коммутаторами, могут работать на скорости канала . В наши дни широко распространены полностью неблокирующие коммутаторы, которые могут обрабатывать максимальную скорость передачи данных одновременно на всех портах, но всегда полезно проверить технические характеристики коммутатора, который вы рассматриваете.

Требуемая производительность и стоимость приобретаемых коммутаторов могут варьироваться в зависимости от их расположения в сети.Коммутаторы, которые вы используете в ядре сети, должны иметь достаточно ресурсов для обработки высоких нагрузок трафика. Это потому, что ядро ​​сети — это место, где сходится трафик от всех станций сети. Базовые коммутаторы должны иметь ресурсы для обработки нескольких разговоров, высокой нагрузки и длительного трафика. С другой стороны, коммутаторы, используемые на границах сети, могут иметь более низкую производительность, поскольку они требуются только для обработки нагрузки трафика непосредственно подключенных станций.

Все коммутаторы содержат некоторую высокоскоростную буферную память, в которой фрейм сохраняется, хотя и ненадолго, прежде чем будет перенаправлен на другой порт или порты коммутатора. Этот механизм известен как коммутация с промежуточным хранением . Все коммутаторы, совместимые с IEEE 802.1D, работают в режиме хранения и пересылки, в котором пакет полностью принимается портом и помещается в буферную память высокоскоростного порта (сохраняется) перед пересылкой. Больший объем буферной памяти позволяет мосту обрабатывать более длинные потоки последовательных кадров, повышая производительность коммутатора при наличии всплесков трафика в локальной сети.Обычная конструкция коммутатора включает в себя пул высокоскоростной буферной памяти, которую можно динамически распределять по отдельным портам коммутатора по мере необходимости.

Учитывая, что коммутатор — это компьютер специального назначения, центральный процессор и оперативная память коммутатора важны для таких функций, как операции связующего дерева, предоставление управляющей информации , управление потоками многоадресных пакетов и управление портом коммутатора и конфигурацией функций.

Как обычно в компьютерной индустрии, чем выше производительность процессора и оперативной памяти, тем лучше, но вы также заплатите больше.Продавцы часто не упрощают поиск спецификаций ЦП и ОЗУ коммутатора. Как правило, более дорогие коммутаторы предоставляют эту информацию, но вы не сможете заказать более быстрый ЦП или больше оперативной памяти для данного коммутатора. Вместо этого эта информация полезна для сравнения моделей от поставщика или среди поставщиков, чтобы увидеть, какие коммутаторы имеют лучшие характеристики.

Производительность коммутатора включает ряд показателей, включая максимальную полосу пропускания или коммутационную способность электронных компонентов коммутатора пакетов внутри коммутатора.Вы также должны увидеть максимальное количество MAC-адресов, которые может содержать база данных адресов, а также максимальную скорость в пакетах в секунду, которую коммутатор может пересылать на объединенный набор портов.

Здесь показан набор спецификаций коммутатора, скопированный из типовой таблицы данных поставщика. Спецификации поставщика выделены жирным шрифтом. Для простоты в нашем примере мы показываем спецификации небольшого недорогого коммутатора с пятью портами. Это предназначено, чтобы показать вам некоторые типичные значения переключателей, а также помочь вам понять, что означают значения и что происходит, когда маркетинг и спецификации встречаются на одной странице.

Экспедирование
С промежуточным хранением
Относится к стандартному мосту 802.1D, при котором пакет полностью принимается через порт и в буфер порта («хранилище») перед пересылкой.
Буферизация пакетов 128 КБ на кристалле
Общий объем буферизации пакетов, доступный для всех портов. Буферизация распределяется между портами по запросу. Это типичный уровень буферизации для небольшого, легкого, пятипортового коммутатора, предназначенного для поддержки клиентских соединений в домашнем офисе.

Tip

Некоторые коммутаторы, предназначенные для использования в центрах обработки данных и других специализированных сетях, поддерживают режим работы, называемый сквозной коммутацией , в котором процесс пересылки пакетов начинается до того, как весь пакет будет считан в буферную память. Цель состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для пересылки пакета через коммутатор. Этот метод также пересылает пакеты с ошибками, поскольку он начинает пересылку пакета до того, как будет получено поле проверки ошибок.

Производительность
Пропускная способность: 10 Гбит / с (без блокировки)
Поскольку этот коммутатор может обрабатывать полную нагрузку трафика через все порты, работающие с максимальной скоростью трафика на каждом порту, это неблокирующий коммутатор. Пять портов могут работать со скоростью до 1 Гбит / с каждый. В полнодуплексном режиме максимальная скорость через коммутатор со всеми активными портами составляет 5 Гбит / с в исходящем направлении (также называемом «исходящим») и 5 ​​Гбит / с во входящем направлении (также называемом «входящим». »).Поставщики любят указывать в своих спецификациях совокупную пропускную способность 10 Гбит / с, хотя входящие данные 5 Гбит / с на пяти портах отправляются как 5 Гбит / с исходящих данных. Если бы вы считали максимальную совокупную передачу данных через коммутатор равной 5 Гбит / с, вы были бы правы технически, но не преуспели бы в маркетинге. []
Стоимость пересылки
Порт 10 Мбит / с: 14800 пакетов / с
Порт 100 Мбит / с: 148 800 пакетов / с
Порт 1000 Мбит / с: 1 480 000 пакетов / с
Эти спецификации показывают, что порты могут обрабатывать полную скорость коммутации пакетов, состоящую из кадров Ethernet минимального размера (64 байта), что является такой же высокой, как скорость передачи пакетов при минимальном размере кадра.Фреймы большего размера будут иметь более низкую скорость передачи пакетов в секунду, поэтому это максимальная производительность коммутатора Ethernet. Это показывает, что коммутатор может поддерживать максимальную скорость передачи пакетов на всех портах на всех поддерживаемых скоростях.
Задержка (с использованием пакетов размером 1500 байт)
10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)
100 Мбит / с: 6 микросекунд (макс.)
1000 Мбит / с: 4 микросекунды (макс.)
Это количество времени, необходимое для перемещения кадра Ethernet с принимающего порта на передающий порт, при условии, что передающий порт доступен и не занят передачей какого-либо другого кадра.Это мера внутренней задержки переключения, создаваемой электроникой переключателя. Это измерение также отображается как 30 мкс с использованием греческого символа «мю» для обозначения «микро». Микросекунда — это одна миллионная секунды, а задержка в 30 миллионных секунды на портах 10 Мбит / с — разумное значение для недорогого коммутатора. При сравнении переключателей более низкое значение лучше. Более дорогие коммутаторы обычно обеспечивают меньшую задержку.
База данных MAC-адресов: 4,000
Этот коммутатор может поддерживать до 4000 уникальных адресов станций в своей базе данных адресов.Этого более чем достаточно для пятипортового коммутатора, предназначенного для домашнего и малого офиса.
Средняя наработка на отказ
(Среднее время безотказной работы):> 1 миллион часов (~ 114 лет) Среднее время безотказной работы велико, потому что этот коммутатор мал, не имеет вентилятора, который может изнашиваться, и имеет небольшое количество компонентов; не так много элементов, которые могут потерпеть неудачу. Это не означает, что коммутатор не может выйти из строя, но в этой электронике мало отказов, что приводит к большой средней наработке на отказ для данной конструкции переключателя.
Соответствие стандартам
IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet
IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet
IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet
Отмечает теги приоритета IEEE 802.1p и DSCP
Jumbo-фрейм: до 9720 байт
Под заголовком «Соответствие стандартам» поставщик предоставил подробный список стандартов, соответствие которым этот коммутатор может претендовать.Первые три пункта означают, что порты коммутатора поддерживают стандарты Ethernet для витой пары для скоростей 10/100/1000 Мбит / с. Эти скорости выбираются автоматически при взаимодействии с клиентским соединением с использованием протокола автосогласования Ethernet. Затем поставщик заявляет, что этот коммутатор будет учитывать теги приоритета Class of Service в кадре Ethernet, сначала отбрасывая трафик с тегами с более низким приоритетом в случае перегрузки порта. Последний пункт в этом подробном списке отмечает, что коммутатор может обрабатывать нестандартные размеры кадров Ethernet, часто называемые «jumbo-кадрами», которые иногда настраиваются на интерфейсах Ethernet для определенной группы клиентов и их серверов (серверов) в попытке для повышения производительности. []

Этот набор спецификаций поставщика показывает, какие скорости портов поддерживает коммутатор, и дает представление о том, насколько хорошо коммутатор будет работать в вашей системе. При покупке более крупных и высокопроизводительных коммутаторов, предназначенных для использования в ядре сети, вам следует учитывать другие характеристики коммутатора. К ним относятся поддержка дополнительных функций, таких как протоколы управления многоадресной рассылкой, доступ к командной строке, позволяющий настраивать коммутатор, и простой протокол управления сетью, позволяющий контролировать работу и производительность коммутатора.

При использовании коммутаторов необходимо учитывать требования к сетевому трафику. Например, если ваша сеть включает высокопроизводительных клиентов, которые предъявляют требования к одному серверу или набору серверов, то любой используемый вами коммутатор должен иметь достаточную производительность внутренней коммутации, достаточно высокую скорость портов и скорость восходящего канала, а также достаточное количество буферов портов для обработки задача. В общем, более дорогие коммутаторы с высокопроизводительными коммутационными матрицами также имеют хорошие уровни буферизации, но вам необходимо внимательно прочитать спецификации и сравнить различных поставщиков, чтобы убедиться, что вы получаете лучший коммутатор для работы.

Коммутаторы, что такое коммутаторы, как работают коммутаторы, типы и использование сетевых коммутаторов

FreeWimaxInfo.com »Сетевые коммутаторы

— Выберите -Что такое VPN? Подробное руководство по VPN и протоколам VPN за 2019 год Сравнение характеристик широкополосного доступа: широкополосный интернет-кабель против DSLЧто такое беспроводная широкополосная связьЧто такое Wibro, WIBRO (беспроводная широкополосная связь) ТЕХНОЛОГИЯ WI-FIЧто такое технология Wi-Fi (Wireless Fidelity) 802.11 Стандарты Wi-Fi, стандарты IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b. Режимы 802.11g, 802.11nWiFI — Режим Wi-Fi Ad Hoc — Режим инфраструктуры Wi-Fi Ограничения терминологии WiFiWiFI — Термины и терминологии, используемые в технологии WiFI Что такое Wi-Fi TVWiFI и Bluetooth — Сравнение WiFI и Bluetooth Особенности технологий Wi-Fi (802.11) Приложения Wi-Fi Безопасность Wi-Fi : Как работает безопасность Wi-Fi? Как настроить сеть Wi-FiКак улучшить прием Wi-Fi Продукты Wi-Fi — Типы продуктов Wi-Fi МОБИЛЬНАЯ СВЯЗЬ Технологии мобильной связи — Мобильная связь Архитектура GSMЧто такое технология GSMЧто такое технология и особенности 5GЧто такое сеть 5GТехнология 4G Мобильная технология 4GЧто такое сеть 4GКак 4G Работает3G против 4GЧто такое технология 3GМобильная технология 3GКак работает 3GЧто такое EVDOКак работает EVDOЧто такое LTE — долгосрочное развитиеЧто такое технология EDGE — повышенная скорость передачи данных для развития GSM такое VoIPЧто такое сеть LTEКак LTE Телефоны WorksLTEЧто такое технология I-ModeКак работает технология iModeЧто такое AGPSЧто такое карта данных 3GЧто такое беспроводная обратная связьЧто такое 1XRTTЧто такое AndroidБезопасность мобильного телефонаКак работает RFIDКак работает GPS И характеристикиApple iPhone 4G — особенности iPhone 4GiPhone 4, функции и характеристикиApple iPhone 3GApple iPAD и его особенностиApple iPAD 2Apple против AndroidApple iPAD 2 ХарактеристикиAndroid против AppleОсобенности Android WiFi, WMAN и беспроводные технологииЧто такое TCP / IPБудущее беспроводных технологийТипы межсетевого экранаБезопасность компьютерной сетиЧто такое DNS — Система доменных имен — Протокол DNS — DNS ResolverЧто такое ISDN (цифровая сеть с интегрированными услугами) Что такое Cognitive Net работаетЧто такое EthernetСеть хранения данных, SAN, что такое SAN, как работает SANЧто такое VPN — Виртуальная частная сеть — Как работает VPNСетевые мосты и как работают мостыЧто такое межсетевой экран, методы межсетевого экранаЧто такое сетевые концентраторы — Как работает концентратор Что такое шлюзыЧто такое LAN Сеть) Metropolitan Area Network (MAN) Тенденции и разработки в технологии WAN Что такое WAN — Глобальная сеть, как работает WAN — Типы WANCampus Area Network — CANPersonal Area Network — PANDesk Area Network — Что такое DAN, как работает DAN Преимущества WRANБеспроводной Интернет — Типы беспроводного ИнтернетаКак установить FTP-серверКак создать компьютерные сетиКак получить удаленный доступЧто такое модель уровня OSIЧто такое интрасетьСетевые повторителиСетевые коммутаторыСетевые маршрутизаторыПланирование интрасети — создание интрасетиПреимущества и недостатки интрасетиИспользование интрасетиКорпоративная интрасетьНедостатки протоколов беспроводных сетей CPИнтерфейс компьютерных сетейДинамическая конфигурация узлов и устройств я s IP-подсети Что такое IPTV Совместное использование интернет-подключения Ограничения беспроводной сети — Недостатки — Недостатки Беспроводные сети точка-точкаЧто такое сети беспроводных датчиков Команды, IPX, Cisco, Frame Relay, IP, WAN, PPP.IGRP, RIP и другие команды маршрутизатора Ограничения общего доступа к подключению к Интернету Подключения к проводной сети Ограничения подключений к проводной сети Преимущества использования оптоволоконных сетей Недостатки волоконной оптикиЧто такое антивирусные серверы Типы компьютерных вирусовРазличие между обычными и беспроводными системами связи ТЕХНОЛОГИЯ WIMAXЧто такое технология WiMAX (технология WiMAX) Что такое технология WiMAX (работает WiMAX). ОбзорЧто такое технология WiMAX 2Особенности технологии WiMAXОграничения технологии WiMAXПриложения WiMAXПреимущества технологии WiMAXWiMAX — Беспроводная связь — Мобильная связь — Обзоры технологий Фон технологии WiMAX — История WiMAXПочему технология WiMAXWiMAX — Беспроводная связь — Новости мобильных технологий CSN) Услуги WiMAX Контроль доступа с проверкой подлинности WiMAX, доступ к сети Wimax EAP (Extensible Authentication Protocol) и инициализация в технологии WiMAX Технология WiMAX Шифрование: Advanced Encryptio n Стандарт (AES) в WiMAX Недостатки технологии WiMAX Будущее технологии WiMAX — Тенденции будущего WiMAX Методология исследования, используемая в Wimax Research PKI — Инфраструктура открытого ключа в технологии WimaxWiMAX Угрозы будущего, будущие тенденции в технологии 4G WiMAX Проблема шифрования в технологии WiMAX Типы технологий WiMAX (типы.16) Безопасность в технологии WiMAX Субканализация и разнесение передачи в технологии WiMAX Стандарты и спецификации OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением) WiMAX Список контроля доступа Wimax Протокол PKM (управление секретными ключами) в технологии WiMAX Удаленный набор доступа в пользовательской службе (RADIUS) Усовершенствования в технологии WiMAX Угрозы для технологии WiMAX Физические Угрозы уровня для технологии WiMAX Угрозы водных пыток для технологии WiMAX Угроза уровня приложений для WiMAX Проблема взаимной аутентификации в технологии WiMAX Проблема аутентификации в технологии Wimax

Расширение сети с помощью сетевого коммутатора

Пользовательский поиск


Расширение сети с помощью сетевого коммутатора

Из этой статьи вы узнаете, как расширить сеть с помощью сетевого коммутатора.Продолжайте читать, если вам интересно.

Допустим, у вас дома есть сеть, показанная ниже. У купленного вами роутера всего 4 порта Ethernet LAN. 2 порта подключены к компьютерам, а 1 порт подключен к ноутбуку.

Затем вы узнали, что у вас еще есть 1 компьютер и 1 ноутбук для подключения к сети, но вы оставили только 1 порт Ethernet LAN на маршрутизаторе, так как же подключить оба устройства к сети и решить эту проблему?

Решение простое.Вы можете использовать сетевой коммутатор, чтобы решить вашу проблему. Это устройство, которое объединяет несколько компьютеров в вашей сети, и поэтому эти подключенные компьютеры могут взаимодействовать друг с другом. Коммутатор обычно используется для расширения проводной сети, и хорошо, что он не дорогой.

На рынке доступны 4-портовые, 8-портовые, 16-портовые или 32-портовые коммутаторы. Коммутатор может поддерживать скорость 10, 100 или 1000 Мбит / с. Обычно для поддержки вашей сети будет достаточно коммутатора на 100 Мбит / с, если вы не используете гигабитную сеть (1000 Мбит / с).

Вот что вам нужно сделать: купить коммутатор и подключить порт Ethernet LAN от маршрутизатора к одному из обычных портов на сетевом коммутаторе с помощью перекрестного кабеля. Если на коммутаторе есть порт восходящей связи, вы можете подключить его к порту Ethernet LAN маршрутизатора с помощью прямого кабеля, но обычно это недоступно для коммутаторов начального уровня.

После этого вы можете подключить компьютер и ноутбук к обычному порту коммутатора с помощью прямого кабеля. Наконец, все они будут подключены к сети и получат доступ в Интернет.

Светодиод на коммутаторе показывает, какие порты подключены. Пожалуйста, прочтите руководство к коммутатору, чтобы узнать больше о том, как он работает.

По возможности не используйте сетевой концентратор

Возможно, вы слышали о сетевом концентраторе, и его также можно использовать для расширения проводной сети, но я не рекомендую его использовать. Это потому, что концентратор менее интеллектуален, чем коммутатор. Если у вас есть 4 компьютера, подключенных к хабу, если компьютер A хочет общаться с компьютером B, трафик будет передаваться на все компьютеры (обычно это называется широковещательной рассылкой), но только компьютер B примет его.Эта функция вещания будет генерировать большой трафик и замедлять работу вашей сети.

Однако это будет совсем другая история, если вы используете сетевой коммутатор, коммутатор будет достаточно умен, чтобы определить, что в этой ситуации для связи нужен только компьютер B, тогда трафик отправляется только на компьютер B. Коммутатор в целом улучшает вашу сеть производительность, так что не переходите на концентратор. 🙂

Ознакомьтесь с различными типами сетевых коммутаторов здесь.

Вернуться наверх !!

Как использовать коммутаторы в сетевой диаграмме | Коммутаторы и концентраторы Cisco.Иконки, фигуры, трафареты и символы Cisco | Компьютеры и сеть изометрии — Библиотека векторных трафаретов

Хаб Cisco

Концентратор 100BaseT

Малая ступица

Коммутатор рабочей группы

Коммутатор рабочей группы, подчиненный

Коммутатор рабочей группы с голосовым управлением

Коммутатор ATM

Коммутатор LAN2LAN

Коммутатор ISDN

Мультисервисный коммутатор MGX 8000

Многослойный переключатель с Si

Многослойный переключатель

Переключатель многослойный с Si, сублимированный

Программный переключатель

Коммутатор центра обработки данных

Коммутатор АТМ с поддержкой голоса

IP DSL-коммутатор

Переключатель содержимого

Переключатель службы контента 1100

Переключатель виртуального уровня

Удаленный коммутатор уровня 2

Серверный коммутатор

Многослойный дистанционный переключатель

Коммутатор Multifabric

Шлюз доступа

CPE большой дальности

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Theme: Overlay by Kaira Extra Text
Cape Town, South Africa