Що таке свитч і для чого потрібні такі пристрої? Основи мостів та комутаторів Що таке комутатор lan

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, аби розуміти яке місце комутатор займає у локальній мережі підприємства.

На малюнку вище показана найпоширеніша структурна схеманевеликий локальної мережі. 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 зазначено вище комутатори доступу надають точки підключення пристроїв кінцевого користувача. У великих локальних мережах кадри комутаторів доступу не взаємодіють один 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 типу об'єднують канали передачі даних від комутаторів рівня розподілу великих територіальних локальних мережах і забезпечують дуже високу швидкість комутації потоків даних.

Комутатори бувають:

Некеровані комутатори. Це звичайні автономні пристрої в локальній мережі, які управляють передачею даних самостійно і не мають можливості додаткового налаштування. Через простоту установки і невелику ціну 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, що працюють фізично. Ці пристрої були на початку розвитку інтернету і в даний час в 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 вираховує 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 тільки 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 що 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).Цей 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 за промовчанням для інтерфейсу 100 Мбіт/c буде 19. Інтерфейс Fa 0/1 комутатора SW1 локальної мережі блокується тому, що загальна ціна шляху буде складатися з двох переходів між 100 Мбіт/з інтерфейсами 19+19=38.

Якщо робочий маршрут буде пошкоджено, комутатори виконають 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 рівня 3 повністю підтримують всі функції і стандарти комутаторів рівня 2. 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 із мережевою платою 1 Гбіт/с підключено до порту комутатора зі швидкістю роботи 10/100 Мбіт/ c . В результаті автомобільного узгодження пристрою домовляються використовувати максимально можливу швидкість в 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 параметр показує, 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. В 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 цієї 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» необхідно 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 таблицю, комутатор перенаправляє кадр не на всі порти, а тільки 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 на його обробку. При використанні збільшеного розміру пакету за технологією Jumbo Frame, можна заощадити на час 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 та 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 насамкінець 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 режим комутації зберігає кадр у буфер повністю і перевіряє поле FCS , яке знаходиться на самому кінці кадру і якщо контрольна сума цього поля не збігається, відкидає весь кадр. В результаті знижується ймовірність виникнення навантажень у мережі, так як є можливість відкидати кадри з помилкою і відкладати час передачі пакета. Дана технологіяприсутній у дорожчих комутаторах.

Cut-through. Простіша технологія. В 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 у телекомунікаційному середовищі.

SFP модулі вставляються у вільний порт SFP 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 та 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 одномодовим кабелем 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 високих частотах. Це потребує більшого тепловідведення та, відповідно, великих габаритів. Тому, власне, форм-фактор SFP зберігся лише у модулях SFP+.

Висновок

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

Безпечна Кубань під час монтажу 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 по Краснодару та Півдні Росії.

Питання побудови локальних мереж представляються користувачам-нефахівцям дуже складними через велику термінологічного словника. Хаби та свитчі малюються в уяві складним обладнанням, що нагадує телефонні АТСі створення локальної домашньої мережі стає приводом для звернення до фахівців. Насправді ж не такий страшний свитч, як його назва: обидва пристрої являють собою елементарні вузли мережі, що володіють мінімальною функціональністю, що не вимагають знань щодо встановлення та експлуатації та цілком доступні кожному.

Визначення

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

Світч(switch - перемикач) - мережевий комутаторпризначений 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 мережі за допомогою Ethernet - підходять до 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 пакет. Звичайно, відповідь передбачає ту ж саму схему. Сигнал торкається всіх сегментів мережі, поки не знайде той, який його прийме. Ця обставина знижує пропускну здатність мережі (і швидкість обміну даними відповідно). Світч, отримуючи пакет даних від комп'ютера, спрямовує його саме за тією адресою, яка була задана відправником, позбавляючи мережу від навантаження. Мережа, організована за допомогою комутатора, вважається безпечнішою: обмін трафіком відбувається безпосередньо між двома клієнтами, та інші не можуть обробляти сигнал, призначений не їм. На відміну від хаба, свитч забезпечує високу пропускну здатність створеної мережі.

Хаб Logitec LAN-SW/PS

Світч вимагає правильного налаштуваннямережевої карти комп'ютера-клієнта: IP адреса та 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 фізично мережевої 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 канальном.
7. Світч вимагає правильного налаштування мережевих картклієнтів мережі.

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 і маршрутизатори на периферію локальних мереж, залишаючи їх 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 діє 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 продуктивність локальної мережі.

Комутація кадрів або комутація в локальній мережі використовує стандартні формати кадрів Ethernet (або Token Ring). Кожен кадр обробляється найближчим комутатором і передається далі через мережу безпосередньо одержувачу. В результаті мережа перетворюється як би на сукупність паралельно працюючих високошвидкісних прямих каналів. Те, як здійснюється комутація кадрів всередині 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 та 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 під назвою EtherSwictch було представлено компанією Kalpana. Цей концентратор дозволяв знизити конкуренцію у мережі за рахунок скорочення кількості 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. Ніяка інша станція не бачить інформацію, що передається між ними. Пакети передаються через мост, але без властивої мосту затримки.

У комутованій мережі Ethernetкожному члену групи з кількох користувачів може бути одночасно гарантовано пропускну 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 за "вічним" 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 виклик.

Комутують концентратори діють аналогічно (див. Рисунок 1): вони передають пакети з вхідного порту на вихідний порт через комутуючу матрицю. 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. Проте 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 платичи 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 лише визначає адресу одержувача, а й перевіряє контрольну суму, т. е. може відсікати дефектні пакети. Це дозволяє ізолювати що породжує помилки сегмент. 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 порогового значення, вони переходять у режим комутації із проміжною буферизацією. При зниженні кількості помилок до прийнятного рівня, вони повертаються в режим наскрізної комутації. Такий тип комутації називається пороговою 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 забезпечення, тому їхня функціональність може бути змінена за допомогою модернізації встановленого ПЗ. Нестача ж 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 недолік: коли необхідна 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. малюнок 2):

(1x1)

Рисунок 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 процесор RISC для здійснення комутації кадрів між локальними портами і збирача/розбирача пакетів для перетворення кадрів і осередків один в одного. Всі модулі можуть самостійно здійснювати комутацію між своїми портами, тому тільки трафік, призначений іншим модулям, передається через об'єднувальну панель.

Кожен модуль підтримує свою власну таблицю адрес, а головний процесор зводить їх в одну загальну таблицю, завдяки чому окремий модуль може бачити мережу в цілому. Якщо, наприклад, модуль Ethernet отримує пакет, він визначає, кому цей пакет адресовано. Якщо адреса перебуває у локальній таблиці адрес, то 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. Кожен 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. Одним із методів створення віртуальної мережі є створення широкомовного домену за допомогою логічного з'єднання портів усередині 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 підключених пристроїв. При такому способі організації віртуальної мережі будь-який співробітник може підключати, наприклад, свій портативний комп'ютер до будь-якого порту комутатора, і він автоматично визначатиме належність його користувача до тієї чи іншої віртуальної мережі на основі MAC-адреси. Такий спосіб 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 одна мета: маршрутизуючий комутатор 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 також повинна 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 в локальній мережі

Як вибрати комутатор при існуючій різноманітності? Функціональність сучасних моделейдуже різна. Можна придбати як найпростіший некерований свитч, так і багатофункціональний керований комутатор, який відрізняється від повноцінного роутера. Як приклад останнього можна навести Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN із нової лінійки Cloud Router Switch. Відповідно, і ціна таких моделей буде набагато вищою.

Тому при виборі комутатора насамперед потрібно визначитися, які з функцій та параметрів сучасних свитчів вам потрібні, а за які не варто переплачувати. Але спочатку – трохи теорії.

Види комутаторів

Однак якщо раніше керовані комутатори відрізнялися від некерованих, у тому числі, ширшим набором функцій, то зараз різниця може бути лише у можливості чи неможливості дистанційного керуванняпристроєм. В іншому - навіть у найпростіші моделі виробники додають додатковий функціонал, часто підвищуючи їх вартість.

Тому зараз більш інформативна класифікація комутаторів за рівнями.

рівні комутаторів

Для того, щоб вибрати комутатор, що оптимально підходить під наші потреби, потрібно знати його рівень. Цей параметр визначається на підставі того, яку мережеву модель OSI (передача даних) використовує пристрій.

• Пристрої першого рівня, що використовують фізичнупередачу даних, що вже практично зникли з ринку. Якщо хтось ще пам'ятає хаби - це якраз приклад фізичного рівня, коли інформація передається суцільним потоком.
• Рівень 2. До нього відносяться практично всі некеровані комутатори. Використовується так звана канальнаМережева модель. Пристрої поділяють інформацію на окремі пакети (кадри, фрейми), перевіряють їх і направляють конкретному девайсу-одержувачу. Основа розподілу інформації в комутаторах другого рівня – MAC-адреси. З них свитч складає таблицю адресації, запам'ятовуючи, якому порту який MAC-адреса відповідає. ІР-адреси вони не розуміють.

• Рівень 3. Вибравши такий комутатор, ви отримуєте пристрій, який працює з IP-адресами. А також підтримує безліч інших можливостей роботи з даними: перетворення логічних адрес у фізичні, мережеві протоколи IPv4, IPv6, IPX і т.д., з'єднання pptp, pppoe, vpn та інші. На третьому, мережевомуНа рівні передачі даних, працюють практично всі маршрутизатори і найбільш "просунута" частина комутаторів.

• Рівень 4. Мережева модель OSI, яка тут використовується, називається транспортної. Навіть не всі роутери випускаються за допомогою цієї моделі. Розподіл трафіку відбувається на інтелектуальному рівні - пристрій вміє працювати з додатками та на підставі заголовків пакетів з даними спрямовувати їх за потрібною адресою. Крім того, протоколи транспортного рівня, наприклад TCP, гарантують надійність доставки пакетів, збереження певної послідовності їх передачі та вміють оптимізувати трафік.

Вибираємо комутатор - читаємо характеристики

Як вибрати комутатор за параметрами та функціями? Розглянемо, що мається на увазі під деякими з найпоширеніших позначень у характеристиках. До базових параметрів відносяться:

Кількість портів. Їх число варіюється від 5 до 48. При виборі комутатора краще передбачити запас подальшого розширення мережі.

Базова швидкість передачі даних. Найчастіше ми бачимо позначення 10/100/1000 Мбіт/сек – швидкості, які підтримує кожен порт пристрою. Т. е. Вибраний комутатор може працювати зі швидкістю 10 Мбіт/сек, 100 Мбіт/сек або 1000 Мбіт/сек. Досить багато моделей, які оснащені і гігабітними та портами 10/100 Мб/сек. Більшість сучасних комутаторів працюють за стандартом IEEE 802.3 Nway автоматично визначаючи швидкість портів.

Пропускна спроможність та внутрішня пропускна спроможність.Перша величина, яка називається ще комутаційною матрицею - це максимальний обсяг трафіку, який може бути пропущений через комутатор в одиницю часу. Обчислюється дуже просто: у портів х швидкість порту х 2 (дуплекс). Наприклад, 8-портовий гігабітний комутатор має пропускну здатність 16 Гбіт/сек.
Внутрішня пропускна здатність зазвичай позначається виробником і потрібна лише порівняння з попередньої величиною. Якщо заявлена ​​внутрішня пропускна здатність менша за максимальну - пристрій буде погано справлятися з великими навантаженнями, гальмувати і зависати.

Автоматичне визначення MDI/MDI-X. Це автовизначення та підтримка обох стандартів, за якими була обжата кручена пара, без необхідності ручного контролю з'єднань.

Слоти розширення. Можливість підключення додаткових інтерфейсів, наприклад оптичних.

Розмір таблиці MAC-адрес. Для вибору комутатора важливо заздалегідь прорахувати необхідний розмір таблиці, бажано з урахуванням майбутнього розширення мережі. Якщо записів у таблиці не вистачатиме, комутатор записуватиме нові поверх старих, і це гальмуватиме передачу даних.

Форм-фактор. Комутатори випускаються у двох різновидах корпусу: настільний/настінний варіант розміщення та для стійки. В останньому випадку прийнято стандартний розмірпристрої –19-дюймів. Спеціальні вушка для кріплення у стійку можуть бути знімними.

Вибираємо комутатор із потрібними нам функціями для роботи з трафіком

Управління потоком ( Flow Control, протокол IEEE 802.3x).Передбачає узгодження прийому-відправлення даних між пристроєм, що відправляє, і комутатором при високих навантаженнях, щоб уникнути втрат пакетів. Функція підтримується майже кожним світчем.

Jumbo Frame- Збільшені пакети.Застосовується для швидкостей від 1 гбіт/сек і вище, що дозволяє прискорити передачу даних за рахунок зменшення кількості пакетів та часу на їх обробку. Функція є майже у кожному комутаторі.

Режими Full-duplex та Half-duplex. Практично всі сучасні світильники підтримують автоузгодження між напівдуплексом і повним дуплексом (передача даних тільки в один бік, передача даних в обидві сторони одночасно), щоб уникнути проблем у мережі.

Пріоритезація трафіку (стандарт IEEE 802.1p)- пристрій вміє визначати важливіші пакети (наприклад, VoIP) та надсилати їх насамперед. Вибираючи комутатор для мережі, де вагому частину трафіку складатиме аудіо або відео, варто звернути увагу на цю функцію

Підтримка VLAN(стандарт IEEE 802.1q). VLAN – зручний засіб для розмежування окремих ділянок: внутрішньої мережі підприємства та мережі загального користування для клієнтів, різних відділів тощо.

Для забезпечення безпеки всередині мережі, контролю або перевірки продуктивності мережного обладнання може використовуватися дзерклювання (дублювання трафіку). Наприклад, вся надходить інформація відправляється однією порт для перевірки чи записи певним ПЗ.

Перенаправлення портів. Ця функція може знадобитися для розгортання сервера з доступом до Інтернету, або для онлайн-ігор.

Захист від "петель" - функції STP та LBD. Особливо важливі під час виборів некерованих комутаторів. У них виявити петлю, що утворилася, - кільцева ділянка мережі, причину багатьох глюків і зависань - практично неможливо. LoopBack Detection автоматично блокує порт, на якому відбулося утворення петлі. Протокол STP (IEEE 802.1d) та його більш досконалі нащадки – IEEE 802.1w, IEEE 802.1s – діють трохи інакше, оптимізуючи мережу під деревоподібну структуру. Спочатку у структурі передбачені запасні, закільцьовані гілки. За замовчуванням вони відключені, і комутатор запускає їх лише тоді, коли відбувається розрив зв'язку на якійсь основній лінії.

Агрегування каналів (IEEE 802.3ad). Підвищує пропускну здатність каналу, поєднуючи кілька фізичних портів в один логічний. Максимальна пропускна здатність за стандартом – 8 Гбіт/сек.

Стекування. Кожен виробник використовує власні розробки стекування, але загалом ця функція позначає віртуальне об'єднання кількох комутаторів в один логічний пристрій. Мета стекування – отримати більша кількістьпортів, чим це можливо при використанні фізичного світчу.

Функції комутатора для моніторингу та діагностики несправностей

Багато комутаторів визначають несправність кабельного з'єднання, зазвичай при включенні пристрою, а також вид несправності - обрив жили, коротке замикання тощо. Наприклад, у D-Link передбачені спеціальні індикатори на корпусі:

Захист від вірусного трафіку (Safeguard Engine). Методика дозволяє підвищити стабільність роботи та захистити центральний процесорвід навантажень "сміттєвим" трафіком вірусних програм.

Функції електроживлення

Енергозбереження.Як вибрати комутатор, який заощаджуватиме вам електроенергію? Звертайте увагуе наявність функцій енергозбереження. Деякі виробники, наприклад D-Link, випускають комутатори із регулюванням споживання електроенергії. Наприклад, розумний свитч моніторить підключені до нього пристрої, і якщо в даний момент якийсь із них не працює, відповідний порт переводиться в "сплячий режим".

Power over Ethernet (PoE, стандарт IEEE 802.af). Комутатор з використанням цієї технології може живити підключені до нього пристрої по кручений парі.

Вбудований грозозахист. Дуже потрібна функція, однак слід пам'ятати, що такі комутатори повинні бути заземлені, інакше захист не діятиме.

Для створення локальної або домашньої мережі потрібні спеціальні пристрої. З цієї статті Ви дізнаєтесь трохи про них. Я намагатимусь пояснити якомога простіше, щоб зрозумів кожен.

Призначення .

Хаб (Hub), свитч (switch) та роутер (router) призначені для створення мережі між комп'ютерами. Зрозуміло після створення ця мережа ще й функціонуватиме.

Відмінність .

Що таке хаб (hub)

Хаб – це повторювач. Все, що до нього підключено - повторюватиметься. На хаб дається один і тому все пов'язане.
Наприклад, Ви підключили 5 комп'ютерів через Хаб. Щоб надіслати дані від п'ятого комп'ютера до першого, ці дані будуть проходити через всі комп'ютери в мережі. Це схоже на паралельний телефон - доступ до Ваших даних може отримати будь-який комп'ютер, і Ви так само. За рахунок цього також збільшується навантаження та розподіл. Відповідно чим більше комп'ютерів підключено, тим повільніше буде з'єднання та більше навантаженняна мережу. Ось тому в наш час все менше випускають хабів і все менше ними користуються. Незабаром зовсім зникнуть.

Що таке свитч (switch)?

Що таке роутер?

Роутер можна використовувати як окремо: ПК -> роутер -> інтернет, так і спільно з іншими пристроями: ПК -> свитч/хаб -> роутер -> інтернет.

Ще однією перевагою роутера є його проста установка. Найчастіше від Вас потрібні лише мінімальні знання, щоб підключити, настроїти мережу та вийти в інтернет.

Отже. Підіб'ю невеликі підсумки.

Всі ці пристрої необхідні для створення мережі. Хаб і свитч не дуже відрізняються один від одного. Роутер - найнеобхідніше і зручне рішеннядля створення мережі.