Для чего используют коммутатор?

Коммутатор является устройством сетевого и серверного оборудования, использующимся для соединения всех компонентов, подключенных к сети. Он обеспечивает соединение компьютеров, принтеров, серверов и передачу данных в сети. Данная техника осуществляет маршрутизацию трафика, пересылая информацию только требуемым устройствам.

Что такое сетевой коммутатор?

Это электронный прибор, который принимает передаваемые данные, отправленные от объекта в сети, направляет их на целевое оборудование. Таким образом, исключается передача этих данных другой технике в сети. Коммутаторы используются для улучшения производительности. Это достигается отсутствием повторной передачи данных, уменьшением нагрузки на сеть и повышением скорости передачи данных. Также они выполняют другие функции:

• управление трафиком;
• контроль доступа;
• настройка параметров сети.

В зависимости от требований и задач сети устройства используются в качестве центрального элемента, соединяющего всю технику в сети.

Режимы коммутации

В это понятие входят способы организации передачи данных между устройствами в компьютерных сетях. Существуют такие режимы коммутации:

1. Store-and-Forward – устройство получает пакет данных, проверяет его на корректность и целостность, пересылает его на соответствующий порт. Здесь обеспечивается максимальная точность, есть задержка передач.
2. Cut-Through – устройство пересылает пакет данных до того, когда будет получен полный MAC-адрес назначения. Далее пакет идет на соответствующий порт. Здесь минимальная задержка, но могут теряться пакеты.
3. Fragment-Free – это промежуточный вариант между двумя предыдущими. Устройство пересылает пакет после получения первых 64 байт.

Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)

Это два типа сетевого оборудования, которые используются для соединения нескольких устройств в локальной сети. Концентратор принимает сигналы от одного устройства и передает его на остальные, не проверяя куда нужно отправить данные. Коммутатор анализирует адреса устройств, присылающих пакеты данных, передает их только на определенные порты. Внутренняя пропускная способность коммутатора выше, чем у концентратора. Также он обеспечивает более высокий уровень безопасности, так как изолирует каждое устройство в сети. В тоже время, концентраторы дешевле, особенно при работе с маленькими сетями.

Как выбрать коммутатор

Выбор устройства зависит от нескольких факторов. Одним из них является количество портов. необходимо определить, сколько портов вам нужно для соединения всех устройств в вашей сети. Также важна скорость портов. В зависимости от данных вы передаете по сети, вам может потребоваться устройство, поддерживающее 10 Гбит/с. Следует учесть тип портов. Для соединения устройств разных типов нужна поддержка разных портов. Устройство может быть управляемым или неуправляемым. Управляемые модели позволяют настраивать и контролировать сеть. Это полезно для крупных сетей. Ели сеть небольшая, то неуправляемая модель будет более выгодней.

Базовая скорость передачи

Базовая скорость передачи зависит от используемой технологии и среды передачи данных. Для проводной сети Ethernet скорость составляет 10 Мбит/сек для Ethernet 10BASE-T, 100 Мбит/сек для Ethernet 100BASE-T, 1 Гбит/сек для Ethernet 1000BASE-T и так далее. Для беспроводных сетей Wi-Fi она зависит от используемого стандарта и частотного диапазона. Для Wi-Fi 802.11ac, базовая она достигает от 433 Мбит/сек до 1,3 Гбит/сек в зависимости от частотного диапазона.

Количество портов коммутатора

Этот параметр может варьироваться в зависимости от модели и производителя. Простые модели имеют несколько портов (4 или 8), тогда как более дорогие будут иметь более чем 48 портов. Техника может быть классифицирована по количеству портов следующим образом:

• микрокоммутаторы: 4-8 портов;
• небольшие: 8-16 портов;
• средние: 24-48 портов;
• крупные: 48+ портов.

Нужное количество портов зависит от нужд сети, которую он будет обслуживать. Для домашней сети может быть достаточно 8 или 16 портов, тогда как для большого офиса может понадобиться коммутатор с 48 или более портами.

Исполнение (способ установки)

Существует несколько способов установки коммутатора в зависимости от того, какая сеть и какие цели должны быть достигнуты:

1. Прямое подключение. Устройство будет обнаруживать и соединять каждое подключенное устройство в локальную сеть.
2. Подключение через маршрутизатор. Здесь маршрутизатор выполняет функции маршрутизации и фильтрации трафика, а коммутатор управляет его распределением.
3. Использование стека. В больших сетях можно объединить несколько устройств в стек для более эффективного управления трафиком и повышения производительности.
4. Подключение через консольный порт. Он может быть использован для удаленного управления и настройки через терминал.
5. Использование VLAN. В данном случае устройство быть настроено на создание нескольких виртуальных сетей, каждая из которых представляет собой отдельную среду с уникальной конфигурацией.

Возможность управления

Управление может быть осуществлено через различные интерфейсы, такие как:

• консольный интерфейс –управляет через последовательный порт;
• Telnet или SSH – удаленное управление с помощью сетевого подключения;
• веб-интерфейс – управление через веб-браузер;
• протоколы управления сетевыми устройствами – позволяют управлять с помощью ПО, специально разработанного для работы с протоколами управления.
• CLI – текстовый интерфейс, позволяющий применять команды командной строки.

Наличие функции энергосбережения

Энергосбережения – это способность управлять энергопотреблением, чтобы снизить затраты на электроэнергию. Устройства могут использовать несколько методов, таких как отключение неиспользуемых портов, автоматическая настройка скорости, возможность выключения, чтобы не тратить электроэнергию во время нерабочих часов. Функция энергосбережения помогает уменьшить затраты на электроэнергию и может быть полезна для организаций, желающих улучшить экономическую эффективность и снизить воздействие на окружающую среду.

Наличие функции сегментации трафика

Она позволяет разделять локальную сеть на несколько виртуальных сетей, которые могут работать независимо друг от друга. Это дает возможность повысить безопасность, производительность и управляемость сети. С помощью VLAN можно разделить сеть на группы по функциональному назначению. Также это открывает возможности для группирования устройства схожей сетевой конфигурацией, чтобы упростить их управление. Наличие функции сегментации трафика в коммутаторе является очень полезным и важным для построения безопасной, масштабируемой и управляемой сети.

Поддержка стекирования

Это позволяет объединять несколько физических устройств в единую логическую сеть, что облегчает управление, так как все модели в стеке управляются как единое целое и имеют общую конфигурацию и адресацию. Поддержка стекирования предоставляет возможность подключения нескольких устройств к стеку, что снижает нагрузку на сеть и повышает ее отказоустойчивость. В случае отказа одного из устройств, остальные продолжат работу без простоя. При выборе модели следует учитывать его возможности по стекированию. Многие ведущие производители поддерживают эту функцию.

Наличие защиты от широковещательного шторма

Это явление возникает в сетях компьютеров, когда одно сообщение, отправленное одним устройством, начинает циклически передаваться по всей сети, вызывая перегрузку и отказы в работе устройств. Защита от этого часто включена в коммутаторы. Этот защитный механизм называется "блокировка порта при переполнении". Он применяется для предотвращения передачи широковещательных пакетов на порт, который уже перегружен и не может обрабатывать новые пакеты. При использовании блокировки порта при переполнении отслеживается количество широковещательных пакетов, прошедших через каждый порт. Когда количество пакетов достигает заданного порога, порт автоматически блокируется.

Симметричная и асимметричная коммутация

Симметричная коммутация – это процесс передачи данных, при котором обе стороны взаимодействия используют одинаковые ключи для шифрования и расшифровки сообщений. Отправитель и получатель используют одинаковый ключ для защиты данных, и эти ключи симметричны между ними. Примером такой коммутации может быть использование протокола обмена файлами по протоколу FTP.

Асимметричная коммутация – это процесс передачи данных, при котором каждая сторона использует разные ключи для шифрования и расшифровки сообщений. Это означает, что отправитель и получатель используют различные ключи для защиты информации, и эти ключи являются асимметричными между ними.

Буфер памяти

Это область памяти, которая используется для временного хранения и обработки сетевых данных. Он может использоваться для буферизации непрерывного потока данных, чтобы избежать потерь пакетов данных в случае, если приемник не может обработать информацию в режиме реального времени. Когда устройство получает пакет данных, оно помещает его в буфер, где оно хранится до тех пор, пока не будет передан на выходной порт. Буфер памяти имеет ограниченный размер, поэтому, если проходит большое количество данных, может произойти переполнение буфера, что может привести к потере данных.

Возможности и разновидности коммутаторов

Возможности устройства позволяют управлять трафиком в компьютерных сетях. Они обеспечивают быстрое и эффективное перенаправление пакетов данных между различными устройствами в сети. Существуют такие их разновидности:

• локальные – для соединения компьютеров внутри офиса или здания;
• глобальные – для соединения различных сетей в разных местах между собой;
• управляемые – позволяют настраивать и управлять работой с помощью интерфейса командной строки или графического интерфейса;
• неуправляемые – предназначены для использования в небольших сетях;
• комбинированные – сочетают в себе возможности управляемых и неуправляемых;
• сетевые – используются в крупных сетях для соединения множества устройств между собой;
• фабричные – применяются в производственном секторе для управления промышленными сетями.

Области применения

Устройства разных типов используются в таких сферах как:

1. Локальные сети (LAN) – используются для связи устройств в локальной сети, обеспечивая быстрый доступ к ресурсам и обеспечивая высокую производительность.
2. Кампусные сети – широко применяются в сетях кампуса, связывают здания и объекты на территории вузов, больниц, предприятий.
3. Мультисервисные сети – используются для поддержки мультисервисных сетей, включая голосовую и видеосвязь, промышленные сети.
4. Центры обработки данных – являются важным элементом, обеспечивая связь между серверами, хранилищами данных.
5. Облачные сети – являются ключевым элементом в инфраструктуре облачных сетей, обеспечивая подключение к серверам.
6. Индустриальные сети – применяются для связи устройств в промышленной автоматизации и управлении производственным оборудованием.

Типы коммутаторов

Существуют такие типы:

1. Устройства, предназначенные для управления локальными сетями.
2. Устройства для управления хранилищем данных на сетевом уровне.
3. Устройства для управления широкополосными сетями.
4. Подкаркасные. Устройства, установленные внутри каркаса сервера.
5. Уровня доступа. Техника, подключенная к сетевым устройствам на уровне доступа, обнаруживает подключенные устройства и пересылает пакеты между ними на сетевом уровне.
6. Уровня распределения. Устройства, которые объединяют несколько коммутаторов уровня доступа в одну сеть.
7. Уровня ядра. Устройства, используемые для управления высокоскоростными сетями с большим объемом трафика

Чем отличается коммутатор от концентратора

Это устройства для сетевого подключения, но имеют существенные отличия. Главным различием является способ, которым они обрабатывают трафик в сети. Концентратор представляет собой простое устройство, которое служит для объединения нескольких сетевых устройств в одну сеть. Он не обладает широкими возможностями, он принимает сигналы от всех подключенных устройств и передает их всем остальным устройствам, которые подключены к нему.

Коммутатор является более развитым устройством. Он работает на уровне канала передачи данных и способен анализировать адреса MAC-адресов устройств, подключенных к нему, и направлять трафик только тому устройству, для которого он предназначен. Если вам требуется помощь в выборе устройства, то IT-инженеры ittelo.ru смогут помочь в этом. Они отлично разбираются в теме, поэтому могут предложить оптимальное решение в разумном бюджете.