Коммутатор (switch) — что это такое, принцип работы и как выглядит?

Здравствуйте уважаемый товарищ! Путь в сети привел вас к мастеру знаний, который без зазрения совести поделится секретами волшебства сети. Ни слова больше, сегодня я расскажу, что такое переключатель или переключатель. Это простое устройство можно называть по-разному: сетевой коммутатор, коммутатор, мостовой концентратор или более распространенное название коммутатора. Начнем с определения.

Коммутатор — это устройство, предназначенное для соединения нескольких машин в сети: компьютеров, ноутбуков, серверов, сетевых принтеров или даже самих коммутаторов. Похоже на коробку с большим количеством LAN-портов. Вы уже видели подобные порты на компьютере или ноутбуке. Для подключения часто используется витая пара, но есть случаи с коаксиальным кабелем или оптоволокном.

В чем разница между переключателем и переключателем? Нет никакой разницы и нет определенных отличий. Слово «Switch» — это просто английское название.

Вот как выглядит SwitchВот как выглядит Switch

Принцип работы коммутатора на примере

Здесь у нас есть свитч или свитч с большим количеством портов, например их 5. Компьютеры подключены ко всем 5 портам. Отлично, у нас есть локальная сеть. Принцип работы коммутатора заключается в том, что он разумно распределяет информационные пакеты через таблицу коммутации, где хранятся MAC-адреса всех подключенных устройств. Еще не ясно? — далее разберем подробнее.

правда, изначально эта таблица совершенно пуста. Посмотрим, как работает переключатель на примере:

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  1. первый компьютер отправляет информационный пакет пятому компьютеру.
  2. Пакет поступает на коммутатор;
  3. Выключатель смотрит на свой стол и видит, что он совершенно пустой. Понятно, только что было;
  4. Таким образом, коммутатор решает проблему оригинальным способом: он отправляет этот пакет всем компьютерам, подключенным к портам. Но отправляет не только так, но и с просьбой получить ответ от нужного устройства.
  5. Все компьютеры получают посылку и проверяют адрес получателя. В результате ответ приходит только с 5-го компьютера, на который был отправлен пакет.
  6. Коммутатор проверяет, с какого порта приходит ответ. И он пишет в таблице коммутаторов, к какому порту подключен компьютер. Запись включает номер порта и MAC-адрес устройства.

Теперь давайте подумаем, для чего предназначена эта таблица переключения. Коммутатору необходимо только, когда сеть находится в рабочем состоянии, отправлять пакет только в желаемое место назначения, а не во все сегменты сети. Как и в предыдущем примере, после того, как коммутатор отмечает адрес пятой машины, в следующий раз он отправит пакет не на все устройства, а только на определенный порт, к которому подключен запрошенный компьютер.

Ну и главный вопрос: для чего? Да в принципе только для подключения большого количества устройств в локальную сеть. Часто используется в бизнесе. Например, у нас огромное количество отделов: бухгалтерия, кадры, безопасность, юристы. У каждого сотрудника есть свой компьютер. Подключить все эти устройства в одну сеть и использовать свитч. Для подключения могут использоваться разные кабели и порты:

  • Ethernet;

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  • SFP

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

Отличие от концентратора

Теперь вы знаете, что такое коммутатор, но очень часто его путают с маршрутизатором и концентратором. Следовательно, необходимо проанализировать и эти концепции.

Концентратор (или HUB по-другому) чем-то похож на коммутатор, но есть небольшая разница. И разница как раз в принципе работы. Когда концентратор получает информационный пакет, он всегда отправляет один и тот же пакет во все сегменты сети. То есть, например, 2 компьютера обмениваются данными в сети и активно отправляют друг другу пакеты.

Читайте также:  Wi-Fi роутер для дома и квартиры: как выбрать, какой лучше и мощнее

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

Но концентратор также одновременно отправляет или дублирует пакеты данных на все другие подключенные устройства. Проблема с таким подключением заключается в том, что в сети создается нежелательный и ненужный трафик, что может привести к перегрузке сети и потере пакетов, если устройств слишком много. Тогда пакеты начнут теряться из-за недостаточной ширины канала.

Представьте, что вам постоянно приходят письма от всех соседей. У тебя не хватит времени, чтобы прочитать все письма. И почтальонов повалили бы на землю.

На данный момент хабы практически не используются. Хотя это возможно, их можно найти в древних локальных сетях. Также недостатком такого подключения являются его небольшие размеры, то есть вы просто не подключите большое количество устройств.

Разновидности

Есть несколько типов переключателей:

  • Управляемое или программируемое: в таких устройствах также есть система настройки двери. В такой системе системный администратор или технический специалист может назначить гибкие сетевые операции. Например, с помощью коммутатора можно разделить все подключенные устройства на разные подсети, чтобы информационные пакеты находились только в одной подсети и не выходили за ее пределы. Например, в организации есть обычные менеджеры и бухгалтерия, и с помощью переключателя их можно разделить. Чтобы только ваш отдел имел доступ к документам.
  • Неуправляемыми являются обычные автомобили, которые работают по простому принципу, который я описал выше. Проблема с такими устройствами в том, что у них нет четких ограничений, и при желании все устройства имеют доступ друг к другу. Эти коммутаторы можно использовать в определенной подсети или в небольших офисах. Часто используется в домашних условиях, так как сегментов не так много.

Кроме того, коммутаторы могут различаться по уровню работы в зависимости от модели OSI. Эту модель должен знать любой уважающий себя компьютерный инженер или системный администратор. Но на всякий случай дам вам полезный знак.

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

уровень 2: работает с приемными кадрами и MAC-адресами. Они не работают с IP-адресами и включают информацию о модуле: MAC-адрес и тег приоритета (IEEE 802.1p).

уровень 3: работает со всеми типами IP (IPv4, IPv6, IPX, IPSec), он также может работать с защитой трафика на аналогичном уровне. Вы также можете называть это маршрутизатором, так как это устройство может работать с протоколами: PPPTP, PPPoE, VPN и т.д.

уровень 4 — это более высокий уровень адресации, который можно настроить не только между устройствами, но и при использовании определенных приложений. Он также работает со всеми другими уровнями: 2 и 3.

Отличие от маршрутизатора

Маршрутизатор или маршрутизатор: он работает почти так же, как коммутатор, но в то же время имеет в своем арсенале полноценную операционную систему. По этой причине в роутере более гибкая система сетевых настроек, а также у роутера есть возможность раздавать сетевые настройки по подключенным сегментам (по-другому, функция DHCP).

Маршрутизатор имеет возможность фильтровать трафик, регулировать пропускную способность, а также работать с внешней глобальной сетью — Интернетом. В этом случае маршрутизатор действует как управляемый шлюз между двумя сетями. В этом случае у устройства будет два IP-адреса:

  • Внешний — обычно выдается провайдером;
  • Внутренний: чаще всего задается заводскими настройками, но также может быть перезаписан. Самые популярные адреса — 192.168.1.1 и 192.168.0.1.

Я рекомендую вам прочитать полную разбивку роутера — по этой ссылке.

Параметры

Итак, вот такие простые коробки с сетевыми портами. Как я уже сказал, двери могут быть разных типов. То есть он работает как с витой парой, так и с коаксиальными и оптоволоконными кабелями. Есть комбо-переключатели.

Читайте также:  Как подключить Wi-Fi модуль от ноутбука к компьютеру: полная инструкция

Например, есть два местоположения: центральное (где находится сервер) и дополнительное. Вторичный может быть подключен через оптоволокно. То есть порт подключения будет оптическим. Но с этого момента все остальные локальные порты будут типа Ethernet. Как видите, у коммутаторов может быть разное количество портов — все зависит от потребностей пользователя. Маленькие обычно используются дома или в небольших офисах. Крупные часто используются в крупных организациях.

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

Также порты могут иметь разную скорость. Чаще всего они используют входящие порты со скоростью 1000 Мбит / с и локальные порты со скоростью 100 Мбит / с. Если ваша организация использует более интенсивный трафик, локальные порты могут иметь скорость 1-2 Гбит / с или обычно используют оптоволокно с более высокой скоростью.

PoE

Также некоторые модели поддерживают порты PoE. Порт PoE — это специальный вход, который позволяет запитать устройство через сетевой кабель. Например, предположим, что у вас есть камера, которую вы хотите установить в труднодоступном месте, где нет отдельных розеток. Тогда питание может подаваться через выход PoE. То есть устройство будет подключено к сети и к источнику питания одновременно.

SFP

Порты SFP позволяют использовать «оптику» для подключения удаленных устройств. Витая пара обычно имеет уменьшенный диапазон 50-100 метров. Оптическое волокно может превзойти многое. К тому же оптический кабель более надежно защищен от электромагнитных воздействий и имеет меньший диаметр.

Mpps

Еще одна очень важная особенность, а именно скорость пакетной службы. Из названия понятно, что в крупных локальных сетях этот параметр должен быть достаточно высоким. Измеряется в Mpps (миллионы пакетов в секунду). В небольших сетях используются слабые устройства от 2,0 до 10,0 млн пакетов в секунду. В крупных компаниях, работающих с трафиком, до 71,4 Mpps. Понятно, что чем выше этот показатель, тем дороже коммутатор.

Размер стола

Мы используем таблицу точных MAC-адресов. Если локальная сеть слишком сложна и таблицы недостаточно, то сеть может замедлиться, так как коммутатору придется переписывать новые адреса на старые. Адрес занимает 48 бит. В некоторых случаях инженер должен сначала рассчитать размер стола.

Способ монтажа

Их можно разделить на два типа: настольные и настенные. Первый вариант обычно устанавливается в серверных шкафах. Второй вариант можно установить где угодно и прикрутить к потолку или стене. Эти типы используются прямо с сервера при подключении большого количества машин.

Возможности и функции

Если вам нужен сетевой коммутатор, я рекомендую вам обратить внимание на важные функции, которые должно поддерживать конкретное устройство. В зависимости от поддержки цена будет расти или падать. В некоторых случаях некоторые функции не нужны, и поэтому не стоит переплачивать. Все зависит от загруженности сети.

  • Управление потоком или управление потоком — доступно на всех переключателях. Хороший контроль потока помогает снизить риск нарушения работы сети;
  • Storm Control — или передача для защиты от шторма. Шторм — это возникновение ситуации, когда у коммутатора слишком много пакетов в сети, в результате они начинают теряться, некоторая информация не доходит или вообще перестает передаваться. Чаще всего это происходит из-за петель. Важная особенность для больших сетей.
  • Jumbo-кадры или jumbo-пакеты используются только в больших сетях. Так что есть реальная возможность увеличить размер пакета для ускорения передачи данных. Для этого необходимо, чтобы принимающее устройство также поддерживало эту функцию и чтобы канал имел определенный размер.
  • Отслеживание IGMP — часто используется в IPTV. Когда трафик своевременно распределяется между конкретным пользователем. С одной стороны, сеть мертва. С другой стороны, коммутатор должен быть достаточно мощным, чтобы постоянно рассчитывать маршруты и отвечать на запросы от новых пользователей.
  • Поддержка режима:
    • Полудуплекс: поддержка отправки пакетов в обоих направлениях, но одновременная передача запрещена. То есть передается по очереди
    • Дуплекс — одновременная передача.
Читайте также:  Медленно работает Opera и долго открывает страницы и сайты

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  • Стекирование или расширение: используется, когда стандартный коммутатор закорочен на портах. Затем подключаются один или несколько переключателей. Технологии различаются для каждой компании, и скорость стекирующей шины необходимо учитывать для конкретной модели.
  • Поддержка QoS: приоритезация трафика согласно стандарту IEEE 802.1p. Когда разрешен трафик с более высоким приоритетом, а остальные помещены в очередь. Кроме того, благодаря этой технологии выравнивается скорость передачи данных в сети. Следовательно, вероятность перегрузки на линии снижается.
  • Агрегация каналов по стандарту IEEE3ad. Поддерживаются только дорогие устройства. Возможность отправлять пакеты данных по нескольким кабелям и портам для увеличения скорости;
  • VLAN — подсети сети. Например, бухгалтерия не видит отдел кадров и не имеет доступа к их сети, и наоборот.
  • Обнаружение петли: помогает защитить сеть от петель, когда пакеты начинают бесконечно вращаться в сети. Проблема в том, что отправитель также может бесконечно отправлять пакеты в сеть и засорять ее;
  • Сегментация трафика: разделение портов на отдельные сегменты. Разделение на физическом уровне для большей надежности;
  • Зеркальное отображение трафика — легко проверяйте весь трафик для защиты вашей сети.
  • Поддержка интернет-протоколов — здесь все понятно, устройство должно уметь распределять трафик из глобальной сети помимо привычных функций.
  • Поддержка Wi-Fi — для подключения к локальной сети с помощью радиоволн по стандарту IEEE 802.11.

Вы можете узнать больше о Wi-Fi здесь.

Назначение

  • Дома — во многих статьях почему-то в первую очередь пишется именно домашнее использование. Да, раньше их часто использовали дома и связывали с соседями и друзьями, чтобы взломать Counter Strike. Но сейчас, в век Интернета, их редко можно увидеть, и на смену им пришли маршрутизаторы Wi-Fi.

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  • Малый бизнес: сеть ограничена только количеством компьютеров. Обычно бывает до 48+ серверов.

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  • Умный дом — эта система довольно популярна в частных домах. Его также можно использовать в малом бизнесе.

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  • Видеонаблюдение: если система становится слишком большой, используются переключатели;

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

  • Промышленные сети — для правильного распределения трафика между сложными устройствами.

Что такое переключатель и переключатель, для чего они нужны и как они работают?

СПЕЦИАЛИСТИЧЕСКАЯ ПОМОЩЬ! Если у вас остались вопросы или вам нужно проконсультироваться по этой теме, пишите в комментариях.

Видео

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: