Що таке комутатор lan | Що розумного буває в розумних мережевих комутаторах? Вибираємо комутатор з потрібними нам функціями для роботи з трафіком

Питання побудови локальних мереж видаються користувачам-нефахівцям дуже складними через широке термінологічний словник. Хаби та свитчі малюються в уяві складним обладнанням, що нагадує телефонні АТС, та створення локальної домашньої мережістає приводом для звернення до фахівців. Насправді ж не такий страшний свитч, як його назва: обидва пристрої є елементарними вузлами мережі, що володіють мінімальною функціональністю, не потребують знань по встановленню та експлуатації і цілком доступні кожному.

Визначення

Хаб— мережний концентратор, призначений об'єднання комп'ютерів у єдину локальну мережу з допомогою підключення Ethernet-кабелей.

Світч(switch - перемикач) - мережний комутатор, призначений для об'єднання в локальну мережу кількох комп'ютерів через Ethernet-інтерфейс.

Порівняння

Як бачимо з визначення, різниця між хабом та свитчем пов'язана з видом пристроїв: концентратор та комутатор. Незважаючи на одне завдання – організацію локальної мережіза допомогою Ethernet - підходять до її вирішення пристрою по-різному. Хаб є найпростішим розгалужувачем, що забезпечує пряме з'єднання між клієнтами мережі. Світч — «розумніший» пристрій, що розподіляє пакети даних між клієнтами відповідно до запиту.

Хаб, отримуючи сигнал від одного вузла, передає його всім підключеним пристроям, і прийом повністю залежить від адресата: комп'ютер повинен сам розпізнати, чи призначений йому пакет. Природно, відповідь передбачає ту саму схему. Сигнал торкається всіх сегментів мережі, поки не знайде той, який його прийме. Ця обставина знижує пропускну спроможність мережі (і швидкість обміну даними відповідно). Світч, отримуючи пакет даних від комп'ютера, спрямовує його саме за тією адресою, яку було задано відправником, позбавляючи мережу від навантаження. Мережа, організована за допомогою комутатора, вважається безпечнішою: обмін трафіком відбувається безпосередньо між двома клієнтами, інші не можуть обробляти сигнал, призначений не їм. На відміну від хаба, свитч забезпечує високу пропускну спроможність створеної мережі.

Хаб Logitec LAN-SW/PS

Світч вимагає правильного налаштуваннямережевої карти комп'ютера-клієнта: IP адреса і маска підмережі повинні відповідати один одному (маска підмережі вказує частину IP-адреси як адреси мережі, а іншу частину - як адреси клієнта). Хаб налаштувань не вимагає, тому що працює на фізичному рівнімережевої моделі OSI, транслюючи сигнал. Світч працює на рівні канальному, здійснюючи обмін пакетами даних. Ще одна особливість хаба - зрівняння вузлів щодо швидкості передачі даних, орієнтуючись на найнижчі показники.

Висновки сайт

1. Хаб – концентратор, свитч – комутатор.
2. Хаб пристрій найпростіший, свитч - більш "інтелектуальний".
3. Хаб передає сигнал усім клієнтам мережі, свитч - лише адресату.
4. Продуктивність мережі, організованої через свитч, вища.
5. Світч забезпечує вищий рівень безпеки передачі.
6. Хаб працює фізично мережевої моделі OSI, свитч — на канальному.
7. Світч вимагає правильного налаштування мережевих картклієнтів мережі.

Логічна топологія мережі Ethernet- це шина з множинним доступом, в якій всі пристрої використовують загальний доступдо одного і того ж середовищі передачі. Ця логічна топологія визначає, як вузли в мережі переглядають та обробляють кадри, що відправляються та одержуються в цій мережі. Тим не менш, в даний час практично у всіх мережах Ethernet використовується фізична топологія типу "зірка" або "розширена зірка". Це означає, що в більшості мереж Ethernet кінцеві пристрої зазвичай підключаються до комутатора LAN рівня 2 за принципом «точка-точка».

Комутатор LAN 2 рівня здійснює комутацію і фільтрацію тільки на основі МАС-адреси канального рівня моделі OSI. Комутатор повністю прозорий для мережевих протоколів та додатків користувача. Комутатор рівня 2 створює таблицю МАС-адрес, яку надалі використовує прийняття рішень про пересилання пакетів. У процесі передачі між незалежними IP-подсетями комутатори рівня 2 покладаються на маршрутизатори.

Комутатори використовують MAC-адреси для передачі даних через мережу через свою комутуючу матрицю на відповідний порт у напрямку вузла призначення. Комутуюча матриця являє собою інтегровані канали і засоби машинного програмування, що доповнюють, що дозволяє контролювати шляхи проходження даних через комутатор. Щоб комутатор зміг зрозуміти, який порт необхідно використовувати для передачі кадру одноадресної розсилки, спочатку необхідно дізнатися, які вузли є на кожному з його портів.

Комутатор визначає спосіб обробки вхідних кадрів, використовуючи при цьому власну таблицю МАС-адрес. Він створює власну таблицю MAC-адрес, додаючи до неї MAC-адреси вузлів, які підключені до кожного з його портів. Після внесення MAC-адреси для того чи іншого вузла, підключеного до певного порту, комутатор зможе надсилати призначений для цього вузла трафік через порт, який зіставлений з вузлом для подальших передач.

Якщо комутатор отримує кадр даних, для якого в таблиці немає MAC-адреси призначення, він пересилає цей кадр на всі порти, за винятком того, на якому цей кадр був прийнятий. Якщо від вузла призначення надходить відповідь, комутатор вносить MAC-адресу вузла в таблицю адрес, використовуючи дані з поля адреси джерела кадру. У мережах з кількома підключеними комутаторами таблиці MAC-адрес вносяться кілька MAC-адрес портів, що з'єднують комутатори, які відображають елементи за межами вузла. Як правило, порти комутатора, які використовуються для підключення двох комутаторів, мають кілька MAC-адрес, внесених до відповідної таблиці.

У минулому комутатори використовували один із наступних способів пересилання для комутації даних між мережними портами:

Комутація з буферизацією

Комутація без буферизації

При комутації з буферизацією, коли комутатор отримує кадр, він зберігає дані у буфері до того часу, поки не буде отримано весь кадр. Під час збереження комутатор аналізує кадр, щоб отримати інформацію про його адресат. При цьому комутатор також перевіряє наявність помилок, використовуючи кінцеву частину кадру Ethernet циклічного контролю надмірності (CRC).

При використанні комутації без буферизації комутатор обробляє дані в міру їх надходження навіть у тому випадку, якщо передача ще не завершена. Комутатор додає до буфера саме таку кількість кадру, яка потрібна для читання MAC-адреси призначення, щоб він зміг визначити, на який порт пересилати дані. MAC-адреса призначення вказана в 6 байтах кадру після преамбули. Комутатор шукає MAC-адресу призначення в таблиці комутації, визначає порт вихідного інтерфейсу і направляє кадр на свій вузол призначення через виділений порт комутатора. Комутатор не перевіряє кадр на наявність будь-яких помилок. Оскільки комутатору не потрібно чекати додавання до буфера всього кадру цілком, і при цьому він не виконує перевірку помилок, комутація без буферизації відбувається швидше, ніж комутація з буферизацією. Тим не менш, оскільки комутатор не перевіряє помилки, він пересилає пошкоджені кадри по всій мережі. При пересиланні пошкоджені кадри зменшують пропускну здатність. Зрештою мережева плата призначення відхиляє пошкоджені кадри.

Модульні комутаторипропонують велику гнучкість конфігурації. Як правило, вони поставляються з шасі різного розміру, що дозволяє встановлювати кілька модульних лінійних плат. Порти фактично розміщуються на лінійних платах. Лінійна плата вставляється в шасі комутатора подібно до плат розширення, що встановлюються в ПК. Чим більше шасі, тим більше модулів воно підтримує. Як показано на малюнку, на вибір пропонується безліч різних розмірів шасі. Якщо ви придбали модульний комутатор з 24-портовою лінійною платою, можна легко встановити ще одну таку ж плату, в результаті чого загальна кількість портів буде збільшена до 48.

Цей розділ представляє технології, що працюють у пристроях, які неточно називають мостами (bridge)і комутаторами (switch). Теми, які тут підсумовані, включають узагальнені принципи роботи канальних пристроїв, локальні та віддалені мости, комутацію ATM та локальних мереж. Наступні розділи Частини 4, "Мости та Комутатори", цієї книги присвячені специфіці цих технологій більш детально.

Що таке Мости та Комутатори?

Мости та комутатори - це пристрої комунікації даних, які працюють принципово на рівні 2 еталонної моделі OSI. Як такі, вони загалом відносяться до пристроїв канального рівня.

Мости стали комерційно доступними на початку 1980-х. На момент їх введення мости з'єднували та дозволяли пересилання пакетів між гомогенними мережами. У нещодавні часи наведення мостів між різними мережами було також визначено та стандартизовано.

Деякі типи мостів стали важливими як інтермережні пристрої. Прозорі мости (transparent bridge)зустрічаються в першу чергу серед Ethernet, тоді як мости з премаршрутизацією (source-route bridge)з'являються насамперед серед Маркерного Кільця (Token Ring). Транслюючі мости (Translational Bridge)забезпечують трансляцію між форматами та принципи транзиту. різних типівсередовища (зазвичай Token Ringта Ethernet). Зрештою, прозорі мости з премаршрутизацією (source-route transparent bridge)комбінують алгоритми прозорого та премаршрутизованого мостів, щоб уможливити комунікації у змішаних середовищах Ethernet/Token Ring.

На сьогоднішній день технологія комутації з'явилася як еволюційний наступник інтермережних рішень, що ґрунтуються на мостах. Застосування комутаторів зараз домінує у додатках, де у ранніх розробках мережі застосовувалися мости. Чудова пропускна продуктивність, більша щільність портів, менша вартість у перерахунку на один порт і більша гнучкість зробили свій внесок у появу комутаторів, як замінної технології для мостів та доповнення до технології маршрутизації.

Огляд пристроїв канального рівня

Хоча мости та комутатори поділяють більшість характерних рис, деякі особливості відрізняють ці технології. Комутатори працюють значно швидше, оскільки комутують апаратно, тоді як мости комутують програмно, а також можуть з'єднувати локальні мережі з нерівною смугою пропускання. Наприклад, за допомогою комутатора можуть бути з'єднані локальні мережі 10- та 100-мегабітного Ethernet. Комутатори також підтримують більші щільності портів, ніж мости. Деякі комутатори підтримують усічену (cut-through) комутацію, що знижує запізнення та затримки в мережі, тоді як мости підтримують лише пересилочну (store-and-forward) комутацію. Нарешті, комутатори знижують колізії у мережевих сегментах, оскільки забезпечують виділену смугу пропускання кожному сегменту мережі.

Типи мостів

Комутатор один з найважливіших пристроїв, що використовуються при побудові локальної мережі. У цій статті ми поговоримо, якими комутатори бувають і зупинимося на важливих характеристиках, які потрібно враховувати при виборі комутатора локальної мережі.

Спочатку розглянемо загальну структурну схему, щоб розуміти яке місце комутатор займає у локальній мережі підприємства.

На малюнку вище показано найбільш поширену структурна схеманевелика локальна мережа. Як правило, у таких локальних мережах використовуються комутатори доступу.

Комутатори доступу безпосередньо підключені до кінцевих користувачів, надаючи їм доступ до ресурсів локальної мережі.

Однак у великих локальних мережах комутатори виконують такі функції:

Рівень доступу до мережі. Як було сказано вище, комутатори доступу надають точки підключення пристроїв. кінцевого користувача. У великих локальних мережах фрейми комутаторів доступу взаємодіють друг з одним, а передаються через комутатори розподілу.

Рівень розподілу. Комутатори даного рівня пересилають трафік між комутаторами доступу, але при цьому не взаємодіють із кінцевими користувачами.

Рівень ядра системи. Пристрої даного типуоб'єднують канали передачі від комутаторів рівня розподілу у великих територіальних локальних мережах і забезпечують дуже високу швидкість комутації потоків даних.

Комутатори бувають:

Некеровані комутатори. Це звичайні автономні пристрої в локальній мережі, які керують передачею даних самостійно і не мають можливості додаткового налаштування. У зв'язку з простотою установки і невеликою ціною набули широкого поширення при монтажі в домашніх умовах і малому бізнесі.

Керовані комутатори. Більш просунуті та дорогі пристрої. Дозволяють адміністратору мережі самостійно налаштовувати їх під задані завдання.

Керовані комутатори можуть налаштовуватися одним із наступних способів:

Через консольний портЧерез WEB інтерфейс

Через Telnet Через протокол SNMP

Через SSH

рівні комутаторів

Усі комутатори можна розділити на рівні моделі OSI . Чим цей рівень вищий тим більшими можливостями комутатор має, однак і вартість його буде значно вищою.

Комутатори 1 рівня (layer 1). До даному рівнюможна віднести хаби, повторювачі та інші пристрої, які працюють фізично. Ці пристрої були на зорі розвитку інтернету і в даний час у локальній мережі не використовуються. Отримавши сигнал пристрій даного типу, просто передає його далі, у всі порти, крім порту відправника

Комутатори 2 рівня (layaer2). До цього рівня відносяться некеровані та частина керованих комутаторів ( switch ) працюючих на канальному рівні моделі OSI . Комутатори другого рівня працюють із кадрами – кадрами: потоком даних розбитих на порції. Отримавши кадр комутатор рівня 2 вичитує з кадру адресу відправника і заносить його в свою таблицю MAC адрес, зіставляючи цю адресу порту на якому він цей кадр отримав. Завдяки такому підходу комутатори другого рівня пересилають дані лише порт одержувача, не створюючи у своїй надлишкового трафіку по інших портах. Комутатори другого рівня не розуміють IP адрес розміщених на третьому мережевому рівні моделі OSI та працюють лише на канальному рівні.

Комутатори другого рівня підтримують такі найпоширеніші протоколи як:

IEEE 802.1 qабо VLAN віртуальні локальні мережі. Цей протокол дозволяє в рамках однієї фізичної мережі створювати окремі логічні мережі.

Наприклад, пристрої підключені до одного комутатора, але знаходяться в різних VLAN не побачать один одного і передавати дані зможуть лише у своєму широкомовному домені (пристроям із тієї ж VLAN). Між собою комп'ютери на малюнку вище зможуть передавати дані за допомогою пристрою, що працює на третьому рівні. IP адресами: маршрутизатором.

IEEE 802.1p (Priority tags ). Цей протокол спочатку присутній у протоколі IEEE 802.1 q і є 3 бітне поле від 0 до 7. Даний протокол дозволяє маркувати і відсортувати весь трафік за ступенем важливості виставляючи пріоритети (максимальний пріоритет 7). Фрейми з великим пріоритетом пересилатимуться насамперед.

IEEE 802.1d Spanning tree protocol (STP).Даний протокол вибудовує локальну мережу у вигляді деревоподібної структури, щоб уникнути закільцьовування мережі та запобігти утворенню мережевого шторму.

Допустимо монтаж локальної мережі виконаний у вигляді кільця для підвищення стійкості до відмови системи. Комутатор із найбільшим пріоритетом у мережі вибирається кореневим (Root).У прикладі наведеному вище SW3 є кореневим. Не заглиблюючись у алгоритми виконання протоколу, комутатори обчислюють шлях із максимальною ціною і блокують його. Наприклад, у нашому випадку найкоротший шлях від SW3 до SW1 і SW2 буде через власні виділені інтерфейси (DP) Fa 0/1 і Fa 0/2 . У цьому випадку ціна шляху за умовчанням для інтерфейсу 100 Мбіт/c буде 19. Інтерфейс Fa 0/1 комутатора SW1 локальної мережі блокується тому, що загальна ціна шляху складатиметься з двох переходів між 100 Мбіт/с інтерфейсами 19+19=38.

Якщо робочий маршрут буде пошкоджено, комутатори здійснять перерахунок шляху та розблокують цей порт

IEEE 802.1w Rapid spanning tree protocol (RSTP).Удосконалений стандарт 802.1 d , який має більш високу стійкість і менший час відновлення лінії зв'язку.

IEEE 802.1s Multiple spanning tree protocol.Остання версія, яка враховує всі недоліки протоколів STP та RSTP.

IEEE 802.3ad Link aggregation for parallel link.Цей протокол дозволяє об'єднувати порти групи. Сумарна швидкість даного порту агрегації складатиметься із суми швидкостей кожного порту у ній.Максимальна швидкість визначена стандартом IEEE 802.3ad та становить 8 Гбіт/сек.

Комутатори 3 рівня (layer3). Дані пристрої ще називають мультисвічі так як вони поєднують у собі можливості комутаторів, що працюють на другому рівні і маршрутизаторів, що працюють з IP пакетами третьому рівні.Комутатори 3 рівня повністю підтримують усі функції та стандарти комутаторів 2 рівня. З мережними пристроями можуть працювати за IP-адресами. Комутатор 3 рівня підтримує встановлення різних з'єднань: l 2 tp , pptp, pppoe, vpn і т.д.

Комутатори 4 рівня (Layer 4) . Пристрої рівня L4 моделі, що працюють на транспортному рівні OSI . Відповідають забезпечення надійності передачі. Ці комутатори можуть на підставі інформації із заголовків пакетів розуміти приналежність трафіку різним додаткамта приймати рішення про перенаправлення такого трафіку на підставі цієї інформації. Назва таких пристроїв не встояла, іноді їх називають інтелектуальними комутаторами, або комутаторами L4.

Основні характеристики комутаторів

Кількість портів. В даний час існують комутатори з кількістю портів від 5 до 48. Від цього параметра залежить кількість мережних пристроїв, які можна підключити до комутатора.

Наприклад, при побудові малої локальної мережі з 15 комп'ютерів нам знадобиться комутатор з 16 портами: 15 для підключення закінчених пристроїв і один для встановлення та підключення маршрутизатора для виходу в інтернет.

Швидкість передачі даних. Це швидкість, де працює кожен порт комутатора. Зазвичай швидкості вказуються так: 10/100/1000 Мбіт/с. Швидкість роботи порту визначається процесі авто узгодження з кінцевим пристроєм. У керованих комутаторах цей параметр може налаштовуватися вручну.

Наприклад:Клієнтський пристрій ПК з мережевою платою 1 Гбіт/с підключено до порту комутатора зі швидкістю роботи 10/100 Мбіт/ c . В результаті авто узгодження пристрою домовляються використовувати максимально можливу швидкість 100 Мбіт/с.

Авто узгодження портуміж Full – duplex та half – duplex. Full – duplex: передача даних одночасно здійснюється у двох напрямках. Half – duplex передача даних здійснюється спочатку в одному, потім в іншому напрямку послідовно.

Внутрішня пропускна спроможністькомутаційної матриці. Цей параметрпоказує, з якою загальною швидкістю комутатор може обробляти дані з усіх портів.

Наприклад: у локальній мережі є комутатор у якого 5 портів, що працюють на швидкості 10/100 Мбіт/с. У технічні характеристикипараметр комутаційна матриця дорівнює 1 Гбіт/ c . Це означає, що кожен порт в режимі Full – duplex може працювати зі швидкістю 200 Мбіт/ c (100 Мбіт/с прийом та 100 Мбіт/с передача). Допустимо параметр даної комутаційної матриці менше заданого. Це означає, що в момент пікових навантажень порти не зможуть працювати із заявленою швидкістю в 100 Мбіт/с.

Авто узгодження типу кабелю MDI/MDI-X. Ця функція дозволяє визначити яким з двох способів була обтиснута кручена пара EIA/TIA-568A або EIA/TIA-568B. При монтажі локальних мереж найбільшого поширення набула схема EIA/TIA-568B.

Стекування - Це об'єднання кількох комутаторів в один єдиний логічний пристрій. Різні виробники комутаторів використовують свої технології стекування, наприклад c isco використовує технологію стекування Stack Wise із шиною між комутаторами 32 Гбіт/сек та Stack Wise Plus із шиною між комутаторами 64 Гбіт/сек.

Наприклад, дана технологія актуальна у великих локальних мережах, де потрібно на базі одного пристрою підключити більше 48 портів.

Кріплення для 19” стійки. У домашніх умовах і малих локальних мережах комутатори досить часто встановлюють на рівні поверхні або кріплять на стіну, проте наявність так званих «вух» необхідна у великих локальних мережах де активне обладнання розміщується в серверних шафах.

Розмір таблиці MACадрес. Комутатор (switch) це пристрій, що працює на 2 рівні моделі. OSI . На відміну від хаба, який просто перенаправляє отриманий кадр у всі порти крім порту відправника, комутатор навчається: запам'ятовує MAC адресу пристрою відправника, заносячи його, номер порту та час життя запису до таблиці. Використовуючи цю таблицюкомутатор перенаправляє кадр не всі порти, лише на порт одержувача. Якщо в локальній мережі кількість мережних пристроїв значно і розмір таблиці переповнений, комутатор починає затирати старіші записи в таблиці і записує нові, що значно знижує швидкість роботи комутатора.

Jumboframe . Ця функція дозволяє комутатору працювати з більшим розміром пакета, ніж визначено стандартом Ethernet. Після прийому кожного пакета витрачається деякий час його обробку. При використанні збільшеного розміру пакету за технологією Jumbo Frame можна заощадити на часі обробки пакета в мережах, де використовуються швидкості передачі даних від 1 Гб/сек і вище. За меншої швидкості великого виграшу немає

Режими комутації.Для того, щоб зрозуміти принцип роботи режимів комутації, спочатку розглянемо структуру кадру, що передається на канальному рівні між мережевим пристроєм і комутатором у локальній мережі:

Як видно з малюнку:

• Спочатку йде преамбула сигналізує початок передачі кадру,
• Потім MAC адреса призначення ( DA ) та MAC адреса відправника ( SA )
• Ідентифікатор третього рівня: IPv 4 або IPv 6 використовується
payload)
• І наприкінці контрольна сума FCS: 4 байтне значення CRC, що використовується для виявлення помилок передачі. Обчислюється стороною, що відправляє, і поміщається в поле FCS. Приймаюча сторона обчислює дане значеннясамостійно та порівнює з отриманим значенням.

Тепер розглянемо режими комутації:

Store - and - forward. Цей режимкомутації зберігає кадр у буфер повністю і перевіряє поле FCS , що знаходиться в самому кінці кадру і якщо контрольна сума цього поля не збігається, відкидає весь кадр. В результаті знижується ймовірність виникнення перевантажень у мережі, оскільки є можливість відкидати кадри з помилкою та відкладати час передачі пакета. Ця технологіяприсутній у дорожчих комутаторах.

Cut-through. Простіша технологія. У даному випадкуфрейми можуть оброблятися швидше, тому що не зберігаються у буфер повністю. Для аналізу в буфер зберігаються дані від початку кадру до адреси MAC призначення (DA) включно. Комутатор вичитує цю MAC адресу і перенаправляє адресату. Недоліком даної технології і те, що комутатор пересилаючи у разі як карликові, довжиною менше 512 бітових інтервалу, і пошкоджені пакети, збільшуючи навантаження на локальну мережу.

Підтримка технології PoE

Технологія pover over ethernet дозволяє запитувати мережний пристрій по тому кабелю. Це рішеннядозволяє скоротити грошові витрати на додатковий монтаж ліній живлення.

Існує такі стандарти PoE:

PoE 802.3af підтримує обладнання потужністю до 15,4 Вт

PoE 802.3at підтримує обладнання потужністю до 30 Вт

Passiv PoE

PoE 802.3 af/at мають інтелектуальні схеми управління подачі напруги на пристрій: перш ніж подати живлення на пристрій PoE джерело стандарту af/at виробляє узгодження з ним, щоб уникнути псування пристрою. Passiv PoE значно дешевше за перші два стандарти, живлення безпосередньо подається на пристрій по вільних парах мережевого кабелюбез будь-яких погоджень.

Характеристики стандартів

Стандарт PoE 802.3af підтримується більшістю недорогих IP відеокамер, IP телефонів та точок доступу.

Стандарт PoE 802.3at присутній у дорожчих моделях IP камер відеоспостереження, де неможливо вкластися в 15.4 Вт. У цьому випадку як IP відеокамера, так і джерело PoE (комутатор) повинні підтримувати даний стандарт.

Слоти розширення. Комутатори можуть мати додаткові слоти розширення. Найбільш поширеними є SFP модулі (Small Form-factor Pluggable). Модульні, компактні приймачі, що використовуються для передачі даних в телекомунікаційному середовищі.

SFP модулі вставляють у вільний SFP порт маршрутизатора, комутатора, мультиплексора або медіа-конвертера. Хоча існують SFP модулі Ethernet, найчастішевикористовуються оптоволоконні модулі для підключення магістрального каналу при передачі даних на великі відстані, недосяжні для стандарту Ethernet. SFP модулі підбираються залежно від відстані швидкості передачі даних. Найбільш поширеними є двоволоконні SFP модулі, що використовують одне волокно прийому, інше передачі даних. Однак технологія WDM дозволяє вести передачу даних на різних довжинах хвиль по одному оптичному кабелю.

SFP модулі бувають:

• SX-850 нм використовується з багатомодовим оптичним кабелем на відстані до 550м.
• LX - 1310 нм використовується з обома видами оптичного кабелю (SM і MM) на відстані до 10 км.
• BX - 1310/1550 нм використовується з обома видами оптичного кабелю (SM та MM) на відстані до 10 км.
• XD – 1550 нм використовується з одномодовий кабель до 40км, ZX до 80км, EZ або EZX до 120 км та DWDM

Сам стандарт SFP передбачає передачу даних зі швидкістю 1Гбіт/с або зі швидкістю 100 Мбіт/с. Для більш швидкої передачі даних були розроблені модулі SFP+:

• SFP+ передача даних зі швидкістю 10 Гбіт/с
• XFP передача даних зі швидкістю 10 Гбіт/с
• QSFP+ передача даних зі швидкістю 40 Гбіт/с
• CFP передача даних зі швидкістю 100 Гбіт/с

Однак при більш високих швидкостях проводиться обробка сигналів на високих частотах. Це потребує більшого тепловідведення та, відповідно, більших габаритів. Тому, власне, форм-фактор SFP зберігся лише в модулях SFP+.

Висновок

Багато читачів напевно стикалися з некерованими комутаторами та бюджетними керованими комутаторами другого рівня у малих локальних мережах. Однак вибір комутаторів для побудови більших та технічно складних локальних мереж краще надати професіоналам.

Безпечна Кубань при монтажі локальних мереж використовує комутатори наступних брендів:

Професійне рішення:

Cisco

Qtech

Бюджетне рішення

D-Link

Tp-Link

Tenda

Безпечна Кубань виконує монтаж, запуск в експлуатацію та обслуговування локальних мереж Краснодаром і Півднем Росії.

18.03.1997 Дмитро Ганьжа

Комутатори займають центральне місце у сучасних локальних мережах. ТИПИ КОМУТАЦІЇ КОМУТУЮЧІ КОНЦЕНТРАТОРИ МЕТОДИ ОБРОБКИ ПАКЕТІВ RISC І ASIC АРХІТЕКТУРА КОМУТАТОРІВ СТАРШОГО КЛАСУ сучасних технологій.

Комутатори займають центральне місце у сучасних локальних мережах.

Комутація – одна з найпопулярніших сучасних технологій. Комутатори витісняють мости та маршрутизатори на периферію локальних мереж, залишаючи за ними роль організації зв'язку через глобальну мережу. Така популярність комутаторів обумовлена ​​в першу чергу тим, що вони дозволяють за рахунок мікросегментації підвищити продуктивність мережі в порівнянні з мережами, що розділяються, з тією ж номінальною пропускною здатністю. Крім поділу мережі на дрібні сегменти, комутатори дають можливість організувати підключені пристрої в логічні мережі та легко перегруповувати їх, коли це необхідно; інакше кажучи, вони дозволяють створювати віртуальні мережі.

Що таке комутатор? Згідно з визначенням IDC, "комутатор - це пристрій, конструктивно виконаний у вигляді концентратора і діючий як високошвидкісний багатопортовий міст; вбудований механізм комутації дозволяє здійснювати сегментування локальної мережі та виділяти смугу пропускання кінцевим станціям в мережі" (див. статтю М. Кульгіна "Побудувати мережу, посадити дерево..." у лютневому номері LAN). Однак це визначення відноситься насамперед до комутаторів кадрів.

ТИПИ КОМУТАЦІЇ

Під комутацією зазвичай розуміють чотири різні технології - конфігураційну комутацію, комутацію кадрів, комутацію осередків та перетворення між кадрами та осередками.

Конфігураційна комутація відома також як комутація портів, причому конкретний порт на модулі інтелектуального концентратора приписується до одного з внутрішніх сегментів Ethernet (або Token Ring). Це призначення здійснюється віддаленим чином за допомогою програмного управліннямережею при підключенні або переміщенні користувачів та ресурсів у мережі. На відміну від інших технологій комутації, цей метод не підвищує продуктивності локальної мережі, що розділяється.

Комутація кадрів або комутація в локальній мережі використовує стандартні формати кадрів Ethernet (або Token Ring). Кожен кадр обробляється найближчим комутатором і передається далі мережею безпосередньо одержувачу. В результаті мережа перетворюється як би на сукупність паралельно працюючих високошвидкісних прямих каналів. Те, як здійснюється комутація кадрів усередині комутатора, ми розглянемо нижче на прикладі концентратора, що комутує.

Комутація осередків застосовується в ATM. Використання невеликих осередків фіксованої довжини дає можливість створити недорогі високошвидкісні структури комутації на апаратному рівні. І комутатори кадрів, і комутатори осередків можуть підтримувати кілька незалежних робочих груп незалежно від їхнього фізичного підключення (див. розділ "Побудова віртуальних мереж").

Перетворення між кадрами і осередками дозволяє, наприклад, станції з платою Ethernet безпосередньо взаємодіяти з пристроями мережі ATM. Ця технологія застосовується під час емуляції локальної мережі.

У цьому уроці нас насамперед цікавитиме комутація кадрів.

КОМУТУЮЧІ КОНЦЕНТРАТОРИ

Перший комутуючий концентратор за назвою EtherSwictch був представлений компанією Kalpana. Цей концентратор дозволяв зменшити конкуренцію в мережі за рахунок скорочення числа вузлів у логічному сегменті за допомогою технології мікросегментації. По суті, кількість станцій в одному сегменті скорочувалася до двох: станція, що ініціює запит, та станція, що відповідає на запит. Жодна інша станція не бачить інформацію, що передається між ними. Пакети передаються через мост, але без властивої мосту затримки.

У мережі Ethernet, що комутується, кожному члену групи з декількох користувачів може бути одночасно гарантована пропускна здатність 10 Мбіт/с. Зрозуміти, як такий концентратор працює, найкраще допомагає аналогія із звичайним старим телефонним комутатором, у якому учасників діалогу з'єднує коаксіальний кабель. Коли абонент дзвонив по "вічному" 07 і просив з'єднати його з таким номером, оператор перш за все перевіряв, чи доступна лінія; якщо так, то він з'єднував учасників безпосередньо за допомогою шматка кабелю. Ніхто інший (за винятком спецслужб, зрозуміло) не міг чути їхню розмову. Після завершення розмови оператор від'єднував кабель від обох портів і чекав на наступний дзвінок.

Комутують концентратори діють аналогічним чином (див. Рисунок 1): вони передають пакети з вхідного порту на вихідний порт через матрицю, що комутує. Коли пакет потрапляє на вхідний порт, комутатор читає його MAC-адресу (тобто адресу другого рівня), і він негайно перенаправляється на порт, пов'язаний із цією адресою. Якщо порт зайнятий, то пакет міститься у чергу. По суті, черга є буфером на вхідному порту, де пакети чекають, коли потрібний порт звільниться. Однак методи буферизації дещо відрізняються.

Малюнок 1.
Комутують концентратори функціонують аналогічно колишнім телефонним комутаторам: вони з'єднують вхідний порт безпосередньо з вихідним через комутуючу матрицю.

МЕТОДИ ОБРОБКИ ПАКЕТІВ

При наскрізній комутації (називається також комутацією на льоту і комутацією без проміжної буферизації) комутатор зчитує тільки адресу пакета, що надходить. Пакет передається далі незалежно від відсутності чи наявності у ньому помилок. Це дозволяє значно скоротити час обробки пакета, оскільки читаються лише кілька перших байт. Тому визначати дефектні пакети і запитувати їх повторну передачу повинна сторона, що приймає. Однак сучасні кабельні системи досить надійні, тому необхідність повторної передачі в багатьох мережах мінімальна. Тим не менш, ніхто не застрахований від помилок у разі пошкодження кабелю, несправності мережної плати або перешкод від зовнішнього електромагнітного джерела.

При комутації з проміжною буферизацією комутатор, отримуючи пакет, не передає його далі, поки не прочитає повністю, або принаймні не прочитає всю необхідну інформацію. Він як визначає адресу одержувача, а й перевіряє контрольну суму, т. е. може відсікати дефектні пакети. Це дозволяє ізолювати сегмент, що породжує помилки. Таким чином, комутація з проміжною буферизацією наголошує на надійність, а не на швидкість.

Крім двох перерахованих вище, деякі комутатори використовують гібридний метод. У звичайних умовах вони здійснюють наскрізну комутацію, але при цьому стежать за кількістю помилок у вигляді перевірки контрольних сум. Якщо кількість помилок досягає заданого граничного значення, вони переходять у режим комутації з проміжною буферизацією. При зниженні числа помилок до рівня вони повертаються в режим наскрізної комутації. Такий тип комутації називається граничною або адаптивною комутацією.

RISC І ASIC

Найчастіше комутатори із проміжною буферизацією реалізуються на основі стандартних процесорів RISC. Однією з переваг такого підходу є їхня відносна дешевизна порівняно з комутаторами з інтегральними схемами ASIC, проте він не дуже гарний у разі спеціалізованих додатків. Комутація в таких пристроях здійснюється за допомогою програмного забезпеченнятому їх функціональність може бути змінена за допомогою модернізації встановленого ПЗ. Недолік же їх у тому, що вони повільніші за комутатори на базі ASIC.

Комутатори з інтегральними схемами ASIC призначені для виконання спеціалізованих завдань: вся їхня функціональність "зашита" в апаратне забезпечення. У такому підході є й недолік: коли потрібна модернізація, виробник змушений переробляти схему. ASIC зазвичай здійснюють наскрізну комутацію. Комутуюча матриця ASIC створює виділені фізичні шляхи між вхідним та вихідним портом, як показано на .

АРХІТЕКТУРА КОМУТАТОРІВ СТАРШОГО КЛАСУ

Комутатори старшого класу мають, як правило, модульну структуру і вони можуть здійснювати як комутацію пакетів, так і комутацію осередків. Модулі такого комутатора здійснюють комутацію між мережами різних типів, В тому числі Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI та ATM. При цьому основним механізмом комутації таких пристроїв є комутаційна структура ATM. Розглянемо архітектуру таких пристроїв на прикладі Centillion 100 компанії Bay Networks.

Комутація здійснюється за допомогою наступних трьох апаратних компонентів (див. рисунок 2):

(1x1)

Малюнок 2.
У комутаторах старшого класу комутація осередків використовується все частіше високої швидкостіта простоті міграції до ATM.

Кожен модуль комутатора має порти вводу/виводу, буферну пам'ять та CellManager ASIC. Крім того, кожен модуль для локальної мережі має також процесор RISC для здійснення комутації кадрів між локальними портами та збирача/розбирача пакетів для перетворення кадрів та осередків один в одного. Всі модулі можуть самостійно здійснювати комутацію між своїми портами, тому лише трафік, призначений іншим модулям, передається через об'єднувальну панель.

Кожен модуль підтримує свою власну таблицю адрес, а головний процесор, що управляє, зводить їх в одну загальну таблицю, завдяки чому окремий модульможе бачити мережу загалом. Якщо, наприклад, модуль Ethernet отримує пакет, він визначає, кому цей пакет адресовано. Якщо адреса знаходиться в локальній таблиці адрес, RISC-процесор здійснює комутацію пакета між локальними портами. Якщо адресат знаходиться на іншому модулі, то збирач/розбірник перетворює пакет на комірки. CellManager вказує маску адресата для ідентифікації модуля(-ів) та порту(-ів), яким призначений корисний вантаж осередків. Будь-який модуль, біт маски плати якого заданий масці адресата, копіює осередок в локальну пам'ять і передає дані на відповідний вихідний порт відповідно до заданих біт маски портів.

ПОБУДУВАННЯ ВІРТУАЛЬНИХ МЕРЕЖ

Крім підвищення продуктивності, комутатори дозволяють створювати віртуальні мережі. p align="justify"> Одним з методів створення віртуальної мережі є створення широкомовного домену за допомогою логічного з'єднання портів всередині фізичної інфраструктури комунікаційного пристрою (це може бути як інтелектуальний концентратор - конфігураційна комутація, так і комутатор - комутація кадрів). Наприклад, непарні порти восьмипортового пристрою приписуються до однієї віртуальної мережі, а парні - до іншої. В результаті станція в одній віртуальній мережі виявляється ізольованою від станцій до іншої. Недолік такого методу організації віртуальної мережі полягає в тому, що всі станції, підключені до одного і того ж порту, повинні належати до однієї віртуальної мережі.

Інший спосіб створення віртуальної мережі базується на MAC-адресах приєднаних пристроїв. При такому способі організації віртуальної мережі будь-який співробітник може підключати, наприклад, свій портативний комп'ютердо будь-якого порту комутатора, і він автоматично визначатиме належність його користувача до тієї чи іншої віртуальної мережі на основі MAC-адреси. Такий метод дозволяє також користувачам, підключеним до одного порту комутатора, належати до різних віртуальних мереж. Докладніше про віртуальні мережі див. статтю А. Авдуєвського "Такі реальні віртуальні мережі" у березневому номері LAN за цей рік.

КОМУТАЦІЯ ТРЕТЬОГО РІВНЯ

За всіх їх переваг комутатори мають один істотний недолік: вони не в силах захистити мережу від лавин широкомовних пакетів, а це веде до непродуктивного завантаження мережі і збільшення часу відгуку. Маршрутизатори можуть контролювати та фільтрувати непотрібний широкомовний трафік, але вони працюють на порядок повільніше. Так, згідно з документацією Case Technologies, типова продуктивність маршрутизатора становить 10 000 пакетів на секунду, а це не йде в жодне порівняння з аналогічним показником комутатора - 600 000 пакетів на секунду.

В результаті багато виробників стали вбудовувати в комутатори функції маршрутизації. Щоб робота комутатора не сповільнилася істотно, застосовуються різні методи: наприклад, і комутація другого рівня, і комутація третього рівня реалізуються безпосередньо в апаратне забезпечення(В інтегральних схемах ASIC). Різні виробники називають цю технологію по-різному, але мета одна: комутатор, що маршрутизує, повинен виконувати функції третього рівня з тією ж швидкістю, що і функції другого рівня. Важливим фактором є і ціна такого пристрою в розрахунку на порт: вона теж має бути невисокою, як і у комутаторів (див. статтю Ніка Ліппіса в наступному номері журналу LAN).

ВИСНОВОК

Комутатори і конструктивно, і функціонально дуже різноманітні; в одній невеликій статті неможливо охопити усі їхні аспекти. У наступному уроці ми докладно розглянемо комутатори ATM.

Дмитро Ганьжа – відповідальний редактор LAN. З ним можна зв'язатися на адресу: [email protected].

Комутатори у локальній мережі