Виды коммутаторов

Работа локальной сети невозможна без использования коммутатора, или свитча. Он принадлежит к числу активных аппаратных компонентов системы, создаваемой в домашних условиях, в офисном помещении или на крупном предприятии.

Правильный выбор свитча позволяет создать эффективную и гибкую сеть, способную развиваться, масштабироваться, наращивать свою производительность. IT-инженеры ittelo.ru помогут подобрать оптимальное решение по коммутации, а также собрать сервер, построить сетевую архитектуру в рамках выделенного бюджета и заданных параметров, прогнозируемых потребностей.

Принципы работы, типы коммутаторов и конструктивное исполнение

Устройства являются сетевыми компонентами, которые служат для соединения компьютеров и устройств в единую локальную систему. Они функционируют в качестве канала обмена данными.

Свитчи:

• осуществляют пересылку информации;
• используют таблицы коммутации;
• функционируют на основе принципов обучения и рассылки – изучают адреса сетевых устройств с помощью прослушивания трафика и сохраняют информацию о портах, на которых они находятся;
• делятся на несколько типов.

Коммутаторы также осуществляют фильтрацию трафика, разделяют существующие сегменты сети на виртуальные локальные единицы.

Типы коммутаторов

Среди коммутаторов выделяется несколько видов:

• неуправляемые – предназначены для автоматического переключения данных;
• настраиваемые – представляют более усовершенствованный вариант, способный отслеживать топологию, задавать определенные параметры;
• управляемые – обеспечивают возможность полного контроля и распределения сетевого трафика, позволяют администраторам настраивать порты, устанавливать параметры безопасности и мониторить работу сетевых устройств.

Имеются также модульные свитчи, которые предлагают гибкость расширения сети. Модули добавляются или удаляются в зависимости от потребности.

Конструктивное исполнение

Устройства имеют несложную конструкцию и параметры:

• корпус обычно изготавливается из пластика или металла и имеет различные размеры и формы;
• на передней панели располагаются порты для подключения сетевых устройств;
• имеются светодиодные индикаторы, отображающие состояния портов (активный, выключенный, ошибки), элементы управления;
• на задней панели – разъемы для подсоединения к другим коммутаторам или компонентам, а также интерфейсы, позволяющие управлять и осуществлять мониторинг.

Свитчи применяются в домашних, офисных и крупных корпоративных сетях, являются их составной и необходимой частью.

Для чего нужен коммутатор

Предназначение свитчей заключается в том, чтобы выполнять ряд функций, основными из которых являются:

• объединять компьютеры в одну структуру, позволяя им обмениваться информацией и ресурсами без необходимости подключения к серверу или интернету;
• делить трафик между подключенными устройствами, улучшать производительность за счет обработки данных только для нужного адреса;
• управлять и контролировать систему – дают возможность администраторам ее настраивать, мониторить и обслуживать, обнаруживать неисправности.

С помощью свитча работа локальной сети носит упорядоченный и управляемый характер.

Что такое коммутатор простыми словами

Коммутатор – это устройство, которое позволяет объединить несколько компьютеров в одну сеть. Он занимается направлением данных между подключенными устройствами так, чтобы они имели возможность:

• обмениваться информацией без подключения к интернету;
• предоставлять друг другу имеющиеся ресурсы, включая память, хранилища;
• работать с одной и той же техникой – принтерами, сканерами, другим оборудованием.

Подключение компьютеров к свитчу позволяет создать структуру, в которой каждое устройство имеет свой адрес, способно идентифицировать другие, общаться с ними в рамках существующей системы.

Чем отличается коммутатор от концентратора

Между устройствами имеется ряд существенных отличий, которые связаны с параметрами:

1. Аппаратное соединение. Коммутатор объединяет компьютеры в сеть по отдельности. Концентратор задействует общую линию связи для подключения всех устройств.
2. Трафик. Свитч обрабатывает и посылает информацию по конкретному адресу. Концентратор передает данные всем сетевым компьютерам.
3. Производительность и скорость. Коммутатор обрабатывает несколько подключений одновременно. Концентратор перегружает линию.

Свитч является более усовершенствованным узлом с повышенным функционалом.

Коммутаторы как основа сети передачи данных

Свитчи являются центральными устройствами архитектуры локальной сети и играют ключевую роль в выполнении ряда функций:

• создают эффективную сетевую инфраструктуру;
• поддерживают прямое соединение между устройствами;
• осуществляют передачу данных в порты, определяют нахождение MAC-адресов каждого компонента;
• обеспечивают высокую пропускную способность, что особенно важно для приложений с быстрым обменом информацией – видеоконференций, онлайн-игр.

Использование свитчей снижает загрузку, повышает скорость работы путем устранения препятствий при передаче пакетов по адресам.

Коммутаторы в сетевой архитектуре

Свитчи используются в архитектуре сетей разного характера, уровня и масштаба.

Устройства:

• способствуют управлению сетью, повышают ее надежность, автоматизируют процесс коммутации данных;
• позволяют создавать гибкую инфраструктуру, способную масштабироваться и модернизироваться под изменяющиеся требования;
• обеспечивают возможность установки различных политик защиты и доступа к сети, что повышает ее безопасность.

Благодаря свитчу создаются виртуальные сети разного уровня и масштаба. Это дает возможность делить систему на отдельные сегменты и управлять внутри них трафиком.

Функциональные и конструктивные особенности коммутаторов

Среди особенностей устройств выделяются следующие, позволяющие выполнять необходимые функции. Свитчи:

• маршрутизируют и коммутируют пакеты данных;
• поддерживают различные методы, что позволяет выбирать оптимальные;
• оснащены многоуровневыми буферами, которые дают возможность временно сохранять и управлять передаваемыми данными;
• поддерживают различные стандарты и протоколы – Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, IPv4 и IPv6, что обеспечивает совместимость с различными устройствами и протоколами;

Свитчи способны масштабироваться и иметь разное количество портов.

Резервирование и отказоустойчивость

Для надежной работы устройств используются:

1. Дублирование аппаратной конфигурации. Автоматически переназначает резервный свитч для продолжения работы при выходе из строя основного.
2. Протоколы групповой адресации. Обнаруживают и блокируют циклические петли в сети, что позволяет предотвратить ее падение и обеспечить отказоустойчивость.
3. Встроенное резервирование коммутаторов. Автоматически переключаются на запасной свитч в случае отказа основного.

Некоторые свитчи поддерживают Redundant Power System (RPS), которая предоставляет резервное питания и обеспечивают непрерывность действия.

Возможности и разновидности коммутаторов

Выделяется несколько видов устройств, которые наделены дополнительными функциями:

• Layer 2 – пересылают данные на основе заявленных адресов и используются для сегментации сетей;
• Layer 3 – имеют функциональность маршрутизатора, перенаправляют данные по IP-адресам, создают масштабируемую архитектуру;
• поддержка Power over Ethernet (PoE) – передает энергию с помощью основного кабеля, подключает устройства без отдельных источников питания.

Наиболее функциональны управляемые коммутаторы – настраивают VLAN, задают правила фильтрации и контроля доступа, мониторят трафик.

Типы и плотность портов

Существует несколько типов портов, которые отличаются своими стандартами и плотностью:

• RJ-45 – наиболее распространенные порты, обеспечивают подключение по стандарту Ethernet, имеют плотность – 8, 16, 24, и 48;
• SFP – позволяют работать с оптоволоконными сетями, отличаются повышенной скоростью и дальностью при пересылке пакетов, плотность зависит от модели;
• USB – предусматривают подключение съемных устройства к свитчу;
• консольные – подключаются к компьютеру или серверу через соответствующий кабель.

Консольные порты обеспечивают доступ к командной строке коммутатора для введения параметров и контроля.

Питание по сети

Для обеспечения питанием используется несколько распространенных технологий:

• PoE – обеспечивает возможность устройствам получать питание через Ethernet-кабель, что упрощает развертывание сети, позволяет подключать дополнительное оборудование к свитчу;
• AC/DC адаптеры – подключаются к стандартной розетке переменного тока;
• резервные аккумуляторы – предназначены для поддержания питания, когда происходит сбой в работе основного источника энергии;
• питание с помощью систем постоянного тока.

Последний вариант востребован, если доступ к другому питанию ограничен или недоступен.

Виртуальные коммутаторы

Программные приложения, которые обеспечивают связь в виртуальных сетях, также способны выступать коммутаторами. Их особенности:

• гибкость настройки – легко задавать и изменять параметры в соответствии с потребностями бизнеса;
• масштабируемость – позволяют создавать и поддерживать большое количество сетей;
• изоляция трафика – обеспечивают его разделение между виртуальными системами, что повышает безопасность использования;
• централизованное управление – с помощью специальных панелей, что упрощает и автоматизирует процесс.

Виртуальные устройства являются интеллектуальным продуктом, упрощающим обмен данными.

Как выбрать коммутатор

Выбор устройства требует учета ряда ключевых параметров:

• скорость передачи данных – должна соответствовать запросам и вероятному масштабированию;
• плотность портов – их необходимо иметь для всех аппаратов в существующей сети и с учетом возможного развития;
• функциональность – поддержка физических и виртуальных сегментов, возможность управлять качеством обслуживания, подключать нестандартные устройства и системы;
• бренд и надежность – важна репутация производителя, его опыт, качество продукции;

Не последнюю роль играет цена, а также ее оптимальное соотношение с качеством.

Сетевой коммутатор

Под сетевым коммутатором понимается устройство, предназначение которого – передавать данные в рамках относительно изолированной системы.

Его особенности:

• аппаратное устройство – используется для того, чтобы объединить ПК или ряд сетей в одно целое;
• обладает повышенной скоростью и производительностью, позволяет передавать несколько пакетов одновременно;
• снабжено портами для подключения компьютеров, принтеров, серверов;
• поддерживает различные протоколы и технологии;
• обладает встроенной защитой и функциями безопасности.

Есть возможность настраивать и управлять через удобный и понятный интерфейс.

Виды коммутаторов для локальных сетей

Существует несколько видов коммутаторов, которые делятся по следующим характерным уровням:

• доступа (access switch) – ориентированы на стандартное подключение к сети устройств – ПК, принтеров, телефонов, иного оборудования;
• агрегации (aggregation switch) – используются, чтобы объединить свитчи и обеспечить более высокую производительность;
• ядра (core switch) – центральные коммутаторы, обеспечивающие связь между различными сегментами сети

Выделяются универсальные устройства (multilayer switch), которые объединяют функционал свитча и маршрутизатора, работают на разных уровнях.

Для чего нужна коммутация?

Предназначение коммутации заключается в следующем:

• обеспечивает эффективный и защищенный обмен информацией между ПК и серверами сети;
• делит локальную систему на более мелкие сегменты, что позволяет улучшить ее производительность;
• поддерживает безопасное подключение внешних сетей;
• оптимизирует работу путем пересылки трафика только тем устройствам, которые являются его получателями.

Существенным фактором является поддержка различных протоколов и стандартов, что позволяет устройствам с отличающимися характеристиками и требованиями работать в рамках единой конфигурации.

Как работает коммутатор?

Коммутатор получает данные через свои порты и анализирует их адресацию, определяет, куда их необходимо переслать.

Для этого устройство:

• создает таблицу переключения, в которой указывает соответствие между MAC-адресами устройств и их портами;
• сравнивает MAC-адрес получателя с записями в таблице и пересылает пакет;
• при отсутствии информациисвитч делает отправку данных всем подключенным компьютерам.

Свитч существенно повышает эффективность и работоспособность локальной сети. Это позволяет администратору ее настраивать и контролировать, используя имеющийся функционал.