Что такое коммутатор локальной сети или для чего он нужен?

В мире сетей всегда важно знать, как различать различные устройства, которые позволяют нам создавать их и соединять наше оборудование. Итак, сегодня мы собираемся узнать все о том, что такое Switch. Мы также увидим различия между этим и другим оборудованием, таким как маршрутизаторы, концентраторы или даже модемы. Итак, начнем!

Указатель содержания

Что такое сетевой коммутатор или коммутатор:

Давайте начнем с определения, что такое коммутатор, также называемый коммутатором локальной сети. Это устройство, которое позволит нам соединять различные устройства и узлы в сети, всегда проводные, и об этом важно помнить. Фактически, коммутатор всегда соединяет устройства в локальной сети, вы знаете, тот, который мы знаем как LAN.

Коммутаторы работают на канальном уровне или уровне 2 модели OSI (Open System Interconection), эталонной модели, используемой для сетевых протоколов и их определения. Уровень канала передачи данных - это уровень между уровнем 1 или физическим (средства транспорта и сигналов) и уровнем 3 или сетью (маршрутизация и логическая адресация). Это касается физической адресации пакетов, которые передаются по сети, в соответствии с MAC-адресом, связанным с каждым подключенным к нему устройством.

Технические и рабочие характеристики коммутаторов определены в стандарте IEEE 802.3 для стандартизации сети Ethernet. Они представляют собой набор стандартов, которые в основном определяют скорость, с которой сетевое соединение сможет работать. Среди них хорошо известны стандарты 802.3i (10BASET-T 10 Мбит / с), 802.3u (100BASE-T 100 Мбит / с), 802.3z / ab (1000BASE-T 1 Гбит / с по оптоволокну или витой паре) и т. Д.

В настоящее время эти стандарты соблюдаются всеми этими устройствами, которые всегда используют звездообразную топологию для соединения узлов, основной командой является сам коммутатор. С помощью ряда портов или портов RJ45 или SFP узлы подключаются.

Что может и не может сделать коммутатор

Очень важно знать, какова рабочая область коммутатора, так как это поможет узнать, как и где его подключить и для чего он предназначен. И конечно, чтобы отличать их от других сетевых устройств.

Что вы можете сделать:

• Соединение устройств в проводной сети Переключение и пересылка пакетов от источника к месту назначения с использованием его таблицы MAC-адресов в масштабе сети и в качестве ссылки на сервер IP-адресов, который может быть маршрутизатором или хост-компьютером.

Что вы не можете сделать:

• Он не способен предоставить нам соединение с другими сетями, которые находятся за пределами маски подсети. Следовательно, он не может обеспечить подключение к Интернету.

Мы увидим, что есть переключатели, которые благодаря встроенному программному обеспечению или небольшой операционной системе способны выполнять даже больше операций, превосходящих функции, для которых они предназначены.

Особенности и элементы

Мы можем найти коммутаторы практически любого размера с точки зрения портов, но они являются ключом к созданию сложных центров обработки данных с оборудованием и шкафами с сотнями портов.

Порты и скорость

Работа коммутатора осуществляется через сетевые порты, которые позволяют соединять различные узлы во внутренней сети. Число - это то, что будет определять его мощность и мощность, а также скорость. Самым обычным будет найти их между 4 и 20 портами, но их гораздо больше ориентируют на компании. Вы можете иметь:

• RJ45: собственный порт для кабелей витой пары, типичные 4 кабеля UTP для витой пары для локальной сети, работающие на скорости 10/100/1000/10000 Мбит / с

• SC: оптоволоконный порт для высокоскоростных соединений со скоростью 1/10 Гбит / с.

• Порты SFP или GBIC: они называются модульными портами, поскольку у них нет определенного разъема, а есть отверстие, в которое можно вставить разъем с требуемым типом порта. Это может быть GBIC (Gigabit Interface Converter), обычно со встроенными портами RJ45, или SFP / SFP + (с возможностью подключения малого форм-фактора), меньший порт с оптоволоконным кабелем RJ45 или 10 Гбит / с.

• Комбинированные порты: они не являются типом порта как таковым, но способ предоставить коммутатору большее разнообразие портов. Они обычно поставляются в виде панелей из 2 RJ45 + 2 SFP или 4 + 4, где мы можем использовать либо один, либо другой, но не оба одновременно, потому что они совместно используют шину.

Скорость определяется различными версиями стандарта 802.3, которые мы видели в начале. В настоящее время мы находим коммутаторы, которые могут обеспечивать скорость 10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1 Гбит / с и 10 Гбит / с.

Методы переключения свитча

Коммутатор - это испанское название коммутатора, мы считаем, что это понятно, это название относится к его работе в стандарте Ethernet. Это основано на передаче данных в локальной сети через кадры, которые транспортируют данные с заголовком, который позволяет идентифицировать как отправителя, так и получателя с использованием MAC-адреса. Будьте осторожны, мы говорим о MAC-адресе, а не IP-адресе, он работает на другом уровне OSI. Есть два способа общения в сетях:

• Полудуплекс: в этой связи данные перемещаются в одном или другом направлении, но никогда не движутся к обоим одновременно, например, в полнодуплексном Walkie Talkie : это тот, который использует каналы отправки и приема одновременно, например, телефон.

Очень важным элементом, который определяет коммутационную способность коммутатора, являются буферы, элементы памяти, которые служат для хранения кадров, которые должны быть перенаправлены на соответствующий узел. Эти буферы выполняют функцию кэширования, особенно важно соединить два узла с портами на разных скоростях, чтобы уменьшить эффект узкого места.

На Коммутаторе есть несколько методов переключения:

• Адаптивная прорезь с сквозным запуском

(сохранить и переслать)

В этом первом способе коммутатор сохраняет весь кадр данных в буфере при получении. Это делается для выявления возможных ошибок в нем и, очевидно, для анализа источника и пункта назначения. После этого он будет отправлен получателю.

Этот метод всегда используется на коммутаторах с разными скоростными портами, хотя мы должны помнить, что при использовании этого метода всегда будет небольшая задержка или задержка отправки.

(прямая пересылка)

В этом случае кадр буферизуется не полностью, а только его заголовок считывается, чтобы узнать MAC-адрес источника и назначения, а затем он пересылается.

Это более быстрый метод, чем предыдущий, но он не обеспечивает контроль ошибок в поврежденных кадрах. Кроме того, все порты устройства должны работать с одинаковой скоростью.

(адаптивная прямая переадресация)

Это не новый метод, а возможность переключения между двумя предыдущими методами. Например, когда коммутатор обнаруживает, что поступает слишком много ошибочных и потерянных пакетов, он автоматически переключается на хранение и пересылку, а если порты имеют одинаковую скорость, он будет использовать прямую пересылку.

Работа с Jumbo Frames

Когда мы собираемся купить Switch, обычно в его спецификациях говорится о Jumbo-кадрах, если команда может работать с ними.

Мы уже говорили, что коммутатор работает с сетевыми фреймами, которые имеют стандартный размер 1500 байт. Но их можно увеличить до 9000 байт, которые называются Jumbo Frames. Они не подпадают под стандарт 802.3.

Эти кадры используются для работы с большими объемами информации, что делает передачу данных более эффективной, хотя и увеличивает задержку соединения из-за того, что ему приходится обрабатывать больше информации. По этой причине Jumbo Frames используются с довольно мощными коммутаторами.

Типы переключателей

Нам нужно только увидеть типы коммутаторов, которые мы находим на рынке, которые будут ориентированы на определенные задачи в зависимости от их емкости, портов и других стандартов, которые они реализуют.

Переключатели неуправляемые и управляемые или уровня 3/4

В общем, коммутаторы не имели возможности управления, по крайней мере, в самых базовых моделях. Они работают по стандарту 802.3u, который указывает, что у коммутатора должна быть возможность автосогласования. Без вмешательства человека клиент и коммутатор «решают», какими будут параметры переключения. Это были бы неуправляемые коммутаторы.

Но со временем оборудование прошло долгий путь, уменьшив размер, увеличив мощность и придав этим устройствам больше интеллекта. Нередко встречаются коммутаторы с 4-ядерными процессорами и оперативной памятью объемом 512 МБ или даже больше. Но самое важное в них - это то, что у них есть прошивка, доступная из браузера или какого-то выделенного порта, для изменения их параметров. Это управляемые коммутаторы.

Эта емкость необходима или, по крайней мере, необязательна для тех компьютеров, которые помимо коммутации также предлагают возможность создания сетей VPN, зеркалирование портов (мониторинг портов или транкинг портов (агрегация каналов). Эти коммутаторы также называются коммутаторами уровня 3. когда они могут выполнять функции IP-маршрутизации, то есть работать на уровне 3 модели OSI, например, для создания VPN.Если мы добавим к этому управление логическим портом, то поговорим о коммутаторе 3 уровня / 4.

Переключатель PoE

PoE (не путать с PPPoE) означает Power Over Ethernet или Power over Ethernet. Это технология, которая вполне может быть похожа на USB или Thunderbolt, которую мы все знаем, так как она не только позволяет отправлять данные клиент-коммутатору, но и обеспечивает его питание. Это делается непосредственно по кабелю UTP. Он основан на стандартах:

• IEEE 802.3af: PoE с мощностью до 15, 4 Вт IEEE 802.3at: PoE +: увеличивает мощность до 30 Вт 3 бт: uPoE достигает 51 Вт или 71 Вт

Мощность очень полезна для подключения точек доступа Wi-Fi, камер IP-наблюдения или телефонов VoIP. Так питается большинство камер в общественных заведениях.

Настольные, пограничные и магистральные коммутаторы

Настольные коммутаторы являются самыми основными из всех, которыми почти никогда не будут управлять, поскольку они просто направлены на расширение нашей домашней сети без серьезных сложностей. Они предлагают от 4 до 8 портов на скорости 100 Мбит / с с полудуплексной и полнодуплексной функциональностью. На самом деле, большинство маршрутизаторов уже имеют по крайней мере 4 или 5 портов с этими характеристиками.

Вторая группа - это коммутаторы периметра, они имеют большее количество портов, которые могут легко достигать 24 или даже 48 портов. Они используются для создания небольших подсетей, ориентированных на компьютерные классы учебных центров, лабораторий, офисов и т. Д. Ваше соединение обычно составляет 1 Гбит / с.

Магистральные коммутаторы, помимо предоставления большего количества портов, будут управляемыми и будут предлагать функции OSI Layer 2 и 3 для управления коммутацией пакетов и маршрутизацией. Если мы также добавим модульность через стоечные шкафы, у нас может быть несколько сотен портов, работающих на 1 Гбит / с или даже 10 Гбит / с для центров обработки данных.

Различия между коммутатором и концентратором

После подробного изучения того, что такое коммутатор, его следует отличать от тех сетевых устройств, которые к нему относятся.

Первым и наиболее очевидным является концентратор или концентратор, устройство, которое можно считать предшественником коммутатора. Таким образом, он имеет панель с определенным количеством портов для соединения различных узлов в подключенном.

Большая разница в том, что концентратор не может различить, если информация, проходящая через него, направлена ​​на тот или иной компьютер. Это устройство ограничено получением информации и повторением ее для всех своих портов, независимо от того, что вы к ним подключили, что мы называем широковещательной передачей.

Различия между коммутатором, маршрутизатором и модемом

Следующее различие, которое мы должны сделать, это различие между коммутатором с маршрутизаторами и модемом, и это будет легко, опираясь на уровни OSI.

Мы знаем, что коммутатор работает естественным образом на уровне 2 модели, канальном уровне, поскольку через свою таблицу MAC он может отправлять пакеты на хост назначения. Хотя это правда, что есть компьютеры, которые также могут работать в слоях 3 и 4 благодаря их прошивке.

С другой стороны, модем работает только на уровне 1 или физическом уровне, он предназначен только для преобразования и трансляции сигналов, которые поступают на него из сети. Например, аналоговый в цифровом, беспроводной в электрическом и оптический в электрическом.

Наконец, маршрутизатор - это устройство, которое работает в основном на уровне 3, сетевом уровне, поскольку отвечает за маршрутизацию пакетов и передачу из общедоступной сети во созданную им внутреннюю сеть. Но, разумеется, современные маршрутизаторы очень полны и включают в себя функцию коммутатора с несколькими портами и даже функции уровня 4 и 7 благодаря созданию VPN или общих служб передачи данных.

Выводы о выключателях

В настоящее время почти никому из нас не нужен коммутатор для подключения нашего оборудования к сети, поскольку современные маршрутизаторы имеют до 8 портов для этого и Wi-Fi. Тем не менее, они продолжают и продолжают неоспоримо использоваться в центрах обработки данных, школы и многое другое.

Большая эволюция, которую эти устройства получили благодаря возросшей мощности аппаратного обеспечения и сложности прошивки, делает их настоящими компьютерами практически на уровне маршрутизаторов.

Мы оставляем вас сейчас с несколькими сетевыми статьями:

У вас когда-нибудь был или есть коммутатор, какой мощности? Оставьте свои комментарии или вопросы, которые вы считаете уместными в поле