Що таке ланцюговий вимикач або комутатор і для чого він призначений?

У світі мереж завжди важливо знати, як диференціювати різні пристрої, що дозволяють нам створювати їх та взаємозв'язувати наше обладнання. Отже, сьогодні ми дізнаємось про те, що таке перемикач. Ми також побачимо відмінності між цим та іншим обладнанням, такими як маршрутизатори, концентратори або навіть модеми. Отже, почнемо!

Зміст індексу

Що таке мережевий комутатор або комутатор:

Давайте для початку визначимося з тим, що таке комутатор, який також називають локальним комутатором . Це пристрій, який дозволить нам з'єднати різні пристрої та вузли в мережі, завжди дротові, і це важливо мати на увазі. Насправді, комутатор завжди буде з'єднувати між собою пристрої в локальній мережі, ви знаєте, такий, який ми знаємо як локальна мережа.

Комутатори працюють на рівні зв'язку або шарі 2 моделі OSI (Open System Interconection), еталонної моделі, що використовується для мережевих протоколів та їх визначення. Шар зв'язку даних - це рівень між рівнем 1 або фізичним (транспортний засіб та сигнали) та рівнем 3 або мережею (маршрутизація та логічна адресація). Це стосується фізичної адресації пакетів, які пересуваються по мережі відповідно до MAC-адреси, пов'язаної з кожним підключеним до нього пристроєм.

Технічні та експлуатаційні характеристики перемикачів визначені стандартом IEEE 802.3 для стандартизації мережі Ethernet. Вони являють собою набір стандартів, які в основному визначають швидкість, з якою мережеве з'єднання зможе працювати. Серед них добре відомі стандарти 802.3i (10BASET-T 10 Мбіт / с), 802.3u (100BASE-T 100 Мбіт / с), 802.3z / ab (1000BASE-T 1 Гбіт / с над волокном або крученою парою) тощо.

В даний час цим стандартам дотримуються всі ці пристрої, які завжди використовують зоряну топологію для підключення вузлів, основною командою є сам Switch. За допомогою серії портів або портів RJ45 або SFP вузли підключаються.

Що комутатор може зробити, а чого не може

Дуже важливо знати, що таке робоча область комутатора, оскільки це допоможе знати, як і де його підключити і для чого він призначений. І звичайно відрізняти їх від інших мережевих пристроїв.

Що ви можете зробити:

• Взаємозв'язок пристроїв у дротовій мережі Перемикання та пересилання пакетів від джерела до місця призначення, використовуючи його мережеву таблицю MAC-адрес та посилання на сервер IP-адреси, який може бути маршрутизатором або хост-комп'ютером

Що ви не можете зробити:

• Він не здатний надати нам зв’язок з іншими мережами, які знаходяться поза його маскою підмережі. Отже, він не здатний забезпечити підключення до Інтернету

Ми побачимо, що є комутатори, які завдяки прошивці або невеликій операційній системі здатні робити ще більше речей, що перевищують функції, для яких вони призначені.

Особливості та елементи

Ми можемо знайти комутатори практично будь-якого розміру з точки зору портів, але вони є ключем до створення складних центрів обробки даних, з обладнанням та шафами з сотнями портів.

Порти та швидкість

Функціонування комутатора здійснюється через мережеві порти, які дозволяють взаємозв'язок різних вузлів у внутрішній мережі. Число - це те, що буде визначати його потужність і потужність, а також його швидкість. Найбільш нормальним буде знайти їх між 4 і 20 портами, але є набагато більше орієнтованих на компанії. Ви можете мати:

• RJ45: власний порт для кабелів із крученою парою, типовий 4 UTP-кабелі з крученою парою для локальної мережі, що працюють на 10/100/1000/10000 Мбіт / с

• SC: волоконно-оптичний порт для високошвидкісних ліній зі швидкістю 1/10 Гбіт / с.

• SFP або GBIC порти: вони називаються модульними портами, оскільки вони не мають конкретного роз'єму, а швидше отвір, в який потрібно вставити з'єднувач із типом потрібного порту. Це може бути GBIC (Gigabit Interface Converter), як правило, з інтегрованими портами RJ45 або SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), меншим портом або з волоконною оптикою RJ45 або 10 Gbps.

• Комбіновані порти: вони не є типом порту як такого, а способом забезпечити комутатор більшою різноманітністю портів. Зазвичай вони поставляються на панелях 2 RJ45 + 2 SFP або 4 + 4, де ми можемо використовувати або те, і інше, але ніколи і те й інше одночасно, оскільки вони діляться шиною.

Швидкість визначається різними версіями стандарту 802.3, які ми бачили на початку. В даний час ми знаходимо комутатори, які можуть доставляти 10 Мбіт / с, 100 Мбіт / с, 1 Гбіт / с і 10 Гбіт / с.

Методи комутації вимикача

Switch - іспанська назва комутатора, ми вважаємо, що це зрозуміло, це ім'я відноситься до його роботи за стандартом Ethernet. Це засновано на передачі даних у локальній мережі через кадри, які транспортують дані із заголовком, що дозволяє ідентифікатору відправника, і одержувача ідентифікувати за допомогою MAC-адреси. Будьте уважні, ми говоримо про MAC-адресу, а не IP-адресу, вона працює в іншому шарі OSI. Існує два способи зв'язку в мережах:

• Напівдуплекс: у зв’язку з цим дані рухаються в ту чи іншу сторону, але ніколи в бік обох одночасно, наприклад, повна дуплексна рація : це той, хто використовує канали надсилання та прийому одночасно, наприклад, телефон.

Дуже важливим елементом, що визначає здатність комутації коммутатора, є буфери, елементи пам'яті, які служать для зберігання кадрів, які слід переслати на відповідний вузол. Ці буфери виконують функцію кешу, особливо важливо з'єднати два вузли з портами з різною швидкістю, щоб зменшити ефект вузького місця.

Існує кілька технік перемикання на комутаторі:

• Адаптивний проріз на зберігання та вперед

(зберігати та пересилати)

У цьому першому способі комутатор після отримання зберігає весь кадр даних у буфері. Це робиться для виявлення можливих помилок у ньому та, очевидно, для аналізу походження та призначення. Після цього він буде відправлений одержувачу.

Цей метод завжди використовується на комутаторах, що мають різні порти швидкості, хоча ми повинні мати на увазі, що при використанні цього методу завжди буде невеликий відставання або затримка надсилання.

(пряме переадресація)

У цьому випадку кадр не буферизований повністю, але зчитується лише його заголовок, щоб знати джерело та призначення MAC, а потім він пересилається.

Це швидша техніка, ніж попередня, але вона не забезпечує контролю помилок у пошкоджених кадрах. Крім того, порти пристрою повинні працювати з однаковою швидкістю.

(адаптивне пряме переадресація)

Це не новий метод, а здатність комутатора вибирати між двома попередніми методами. Наприклад, коли комутатор виявить, що надходить занадто багато відмовлених і втрачених пакетів, він автоматично перемикається на зберігання та переадресацію, тоді як якщо порти мають однакову швидкість, він використовуватиме пряму переадресацію.

Робота з Jumbo Frames

Коли ми збираємося купувати комутатор, звичайно, що в його технічних характеристиках вони говорять про рамки Jumbo, якщо команда може працювати з ними.

Ми вже говорили, що комутатор працює з Ethernet-кадрами, розмір яких стандартний - 1500 байт. Але можна зробити їх більшими, до 9000 байт, які називаються Jumbo Frames. Вони не підпадають під стандарт 802.3.

Ці кадри використовуються для роботи з великими обсягами інформації, що робить передачу даних більш ефективною, хоча це додає затримки для з'єднання через те, що йому доводиться обробляти більше інформації. З цієї причини використовуються Jumbo Frames з досить потужними вимикачами.

Типи комутаторів

Нам залишається лише бачити типи комутаторів, які ми знаходимо на ринку, які будуть орієнтовані на певні завдання залежно від їх потужності, портів та інших стандартів, які вони реалізують.

Вимикачі керовані та керовані або на рівні 3/4

Загалом, комутатори не мали можливості управління, принаймні в самих базових моделях. Вони працюють за стандартом 802.3u, який вказує на те, що комутатор повинен мати здатність до автопогодження. Без потреби втручання людини, замовник та перемикач «вирішують», якими будуть параметри комутації. Це були б некеровані комутатори.

Але з часом апаратура пройшла довгий шлях, зменшивши розміри, збільшивши потужність і надавши цим пристроям більше інтелекту. Не рідкість можна побачити комутатори з 4-ядерними процесорами та оперативною пам’яттю 512 Мбайт або навіть більше. Але найголовніше в них - це те, що вони мають прошивку, доступну через браузер або якийсь виділений порт, щоб змінити свої параметри. Це керовані вимикачі.

Ця ємність необхідна або принаймні додаткова для тих комп'ютерів, які крім комутації також пропонують можливість створення VPN-мереж, Port Mirroring (моніторинг портів або Порт-транкінг (агрегація посилань). Ці комутатори також називаються комутаторами рівня 3. коли вони здатні виконувати функції маршрутизації IP, тобто працювати на рівні 3 з моделлю OSI, наприклад, створити VPN. Якщо ми додамо до цього управління логічними портами, тоді ми поговоримо про перемикач рівня 3 / 4.

PoE перемикач

PoE (не плутати з PPPoE) означає розширення Power Over Ethernet або Power over Ethernet. Це технологія, яка цілком може бути схожа на USB або Thunderbolt, яку ми всі знаємо, оскільки крім того, що дозволяє надсилати дані клієнту-комутатору, він також забезпечує його живлення. Це робиться безпосередньо по кабелю UTP. Він заснований на стандартах:

• IEEE 802.3af: PoE потужністю до 15, 4 Вт IEEE 802.3at: PoE +: збільшує потужність до 30 Вт 3bt: uPoE досягає 51 Вт або 71 Вт

Потужність живлення надзвичайно корисна для підключення точок доступу Wi-Fi, IP-камер спостереження або VoIP-телефонів. Саме так живиться більшість камер у громадських закладах.

Настільні, крайові та магістральні перемикачі

Настільні комутатори - це найпростіше з усіх, яким практично ніколи не вдасться керувати, оскільки вони просто спрямовані на розширення нашої домашньої мережі без великих ускладнень. Вони пропонують між 4 та 8 портами, зі швидкістю 100 Мбіт / с, як із напівдуплексним, так і з повнодуплексним функціоналом. Насправді більшість маршрутизаторів вже інтегрують щонайменше 4 або 5 портів з цими характеристиками.

Друга група - це перемикачі по периметру, вони мають більшу кількість портів, які легко можуть дістатися до 24 або навіть 48 портів. Вони використовуються для створення невеликих підмереж, орієнтованих на комп’ютерні кімнати навчальних центрів, лабораторій, кабінетів тощо. Зв'язок зазвичай становить 1 Гбіт / с.

Магістральні комутатори, окрім того, що пропонують більше портів, будуть керованими та запропонуватимуть функції OSI рівня 2 та 3 для управління комутацією та маршрутизацією пакетів. Якщо ми також додамо модульність через стійкові шафи, у нас може бути декілька сотень портів, що працюють на 1 Гбіт / с або навіть 10 Гбіт / с для центрів обробки даних.

Відмінності між комутатором і HUB

Після детального ознайомлення, що таке комутатор, його слід відрізняти від тих мережевих пристроїв, які пов'язані з ним.

Перший і найбільш очевидний - концентратор або концентратор, пристрій, який можна вважати попередником комутатора. У такий спосіб у нього є панель з певною кількістю портів для з'єднання різних вузлів у підключеному.

Велика різниця полягає в тому, що концентратор не в змозі розрізнити, чи інформація, яка проходить через нього, спрямована на той чи інший комп'ютер. Цей пристрій обмежений тим, щоб отримувати інформацію та повторювати її для всіх її портів, незалежно від того, що ви підключили до них, які ми називаємо широкомовними.

Відмінності між комутатором, маршрутизатором і модемом

Наступне розрізнення, яке ми маємо зробити, - це перемикач з маршрутизаторами та модемом, і це буде легко, спираючись на рівні OSI.

Ми знаємо, що комутатор працює природним чином у другому шарі моделі, шарі каналу передачі даних, оскільки через свою таблицю MAC він може відправляти пакети до вузла призначення. Хоча це правда, що є комп’ютери, які також можуть працювати в шарі 3 і 4 завдяки своїй прошивці.

З іншого боку, модем працює лише на рівні 1 або фізичному, він присвячений лише перетворенню та перекладу сигналів, які надходять до нього з мережі. Наприклад, аналог в цифровому, бездротовий в електричному і оптичний в електричному.

Нарешті, маршрутизатор - це пристрій, який працює в основному на рівні 3, мережевому шарі, оскільки він відповідає за маршрутизацію пакетів та передачу із загальнодоступної мережі у створену нею внутрішню мережу. Але, звичайно, сьогоднішні маршрутизатори є дуже повними, а також включають в себе функцію Switch з декількома портами і навіть функції рівня 4 та 7 завдяки створенню VPN або спільних служб передачі даних.

Висновки щодо вимикачів

Наразі майже нікому з нас не потрібен комутатор для підключення нашого обладнання до мережі, оскільки сьогоднішні маршрутизатори мають до цього 8 портів та Wi-Fi. Однак вони є і надалі будуть безперечно використовуватися в центрах обробки даних, освітніх центрах та багатьох інших.

Велика еволюція цих пристроїв завдяки підвищеній потужності обладнання та складності вбудованого програмного забезпечення робить їх справжніми комп'ютерами майже на рівні маршрутизаторів.

Зараз ми залишаємо кілька статей у мережі:

Ви коли-небудь володіли або маєте комутатор, яка ємність? Залиште свої коментарі або питання, які ви вважаєте за потрібне, у полі