Si antes el cable de red a través del cual se transferían los datos simplemente se conectaba directamente a la computadora, ahora la situación ha cambiado. En un apartamento residencial, oficina o una gran empresa, a menudo surge la necesidad de crear una red informática.
Para ello se utilizan dispositivos que se incluyen en la categoría “equipos informáticos”. Dichos dispositivos también incluyen un interruptor que permite. Entonces, ¿qué es un conmutador y cómo utilizarlo para construir una red informática?
¿Para qué se utilizan los dispositivos de conmutación?
Traducido literalmente de en Inglés, el término informático "interruptor" se refiere a un dispositivo que se utiliza para crear red local mediante la conexión de varios ordenadores. Un sinónimo de la palabra cambiar es cambiar o cambiar.
Un conmutador es una especie de puente con muchos puertos a través del cual se transmiten paquetes de datos a destinatarios específicos. El conmutador ayuda a optimizar el funcionamiento de la red, reduce la carga en la misma, aumenta el nivel de seguridad y registra direcciones MAC individuales, lo que le permite transferir datos de manera rápida y eficiente.
Estos conmutadores pudieron desplazar a los concentradores que anteriormente se utilizaban para construir redes informáticas. Un conmutador es un dispositivo inteligente que puede procesar la información recibida sobre los dispositivos conectados y luego redirigir los datos a una dirección específica. Como resultado, el rendimiento de la red aumenta varias veces y Internet se acelera.
tipos de equipos
Los dispositivos de conmutación se dividen en diferentes tipos según los siguientes criterios:
- Tipo de puertos.
- Número de puertos.
- Las velocidades de los puertos son 10 Mbit/s, 100 Mbit/s y 1000 Sbit/s.
- Dispositivos administrados y no administrados.
- Fabricantes.
- Funciones.
- Especificaciones.
- 8 puertos.
- 16 puertos.
- 24 puertos.
- 48 puertos.
- Interfaz web.
- Interfaz de línea de comando.
- Protocolos SNMP y RMON.
- Nivel de acceso.
- Nivel de agregación.
- Nivel de núcleo.
- Conexión vía SFP a un switch de nivel de agregación, donde se transfiere información a una velocidad de 1 gigabyte por segundo.
- Admite VLAN, acl, seguridad de puertos.
- Soporte para funciones de seguridad.
Por el número de puertos, los conmutadores se dividen en:
Para el hogar y la pequeña oficina, es adecuado un conmutador con 8 o 16 puertos que funcionen a una velocidad de 100 Mbit/segundo.
Para las grandes empresas, empresas y firmas, se necesitan puertos con una velocidad de funcionamiento de 1000 Mbit por segundo. Estos dispositivos son necesarios para conectar servidores y grandes equipos de comunicaciones.
Los conmutadores no gestionados son el equipo más sencillo. Los conmutadores complejos se gestionan en la red o en la tercera capa del modelo OSI: conmutador de capa 3.
La gestión también se realiza a través de métodos como:
Los conmutadores complejos o administrados permiten funciones de VLAN, QoS, duplicación y agregación. Además, dichos conmutadores se combinan en un dispositivo llamado pila. Está diseñado para aumentar el número de puertos. Otros puertos se utilizan para apilar.
¿Qué utilizan los proveedores?
Al crear una red informática, las empresas proveedoras crean uno de sus niveles:
Se necesitan niveles para facilitar el manejo de la red: escalar, configurar, introducir redundancia, diseñar la red.
En el nivel de acceso al dispositivo switch, los usuarios finales deben estar conectados a un puerto de 100 Mbit/s. Otros requisitos para el dispositivo incluyen:
Según este esquema, se crean tres capas de red a partir del proveedor de Internet. En primer lugar, la red se forma a nivel de un edificio residencial (de varios pisos, privado).
Luego, la red se "esparce" por el microdistrito, cuando varios edificios residenciales, oficinas y empresas están conectados a la red. En la última etapa, se crea una red a nivel central, cuando barrios enteros se conectan a la red.
Los proveedores de Internet forman una red utilizando tecnología Ethernet, que permite a los suscriptores conectarse a la red.
¿Cómo funciona el interruptor?
La memoria del conmutador contiene una tabla MAC en la que se recopilan todas las direcciones MAC. El conmutador los recibe en el nodo del puerto del conmutador. Cuando se conecta el interruptor, la tabla aún no está llena, por lo que el equipo opera en modo entrenamiento. Los datos llegan a otros puertos del conmutador, el conmutador analiza la información y determina las direcciones MAC de la computadora desde donde se transfirieron los datos. En la última etapa, la dirección se ingresa en la tabla MAC.
Así, cuando un paquete de datos destinado únicamente a una PC llega a uno u otro puerto del equipo, la información se transmite dirigida al puerto especificado. Cuando aún no se ha determinado la dirección MAC, la información se transmite a las interfaces restantes. La localización del tráfico se produce durante el funcionamiento del dispositivo conmutador, cuando la tabla MAC se completa con las direcciones necesarias.
Características de configurar los parámetros del dispositivo.
Los cambios apropiados en los parámetros del dispositivo interruptor son los mismos para cada modelo. La configuración del equipo requiere acciones paso a paso:
- Cree dos puertos VLAN: para clientes y para administrar conmutadores. Las VLAN deben designarse en la configuración como puertos de conmutador.
- Configurar la seguridad del puerto, prohibiendo recibir más de una dirección MAC por puerto. Esto evitará transmitir información a otro puerto. A veces, el dominio de transmisión de su red doméstica puede fusionarse con el dominio de su proveedor.
- Deshabilite STP en el puerto del cliente para evitar que otros usuarios contaminen la red del proveedor con varios paquetes BPDU.
- Configure el parámetro de detección de loopback. Esto le permitirá rechazar tarjetas de red incorrectas y defectuosas y no interferir con el trabajo de los usuarios conectados al puerto.
- Cree y configure un parámetro acl para prohibir que paquetes que no sean PPPoE ingresen a la red del usuario. Para hacer esto, en la configuración debe bloquear protocolos innecesarios como DCHP, ARP, IP. Estos protocolos están diseñados para permitir a los usuarios comunicarse directamente, sin pasar por los protocolos PPPoE.
- Cree una acl que niegue los paquetes PPPoE RADO provenientes de los puertos del cliente.
- Habilite Storm Control, que le permitirá combatir inundaciones de transmisión y multidifusión. Este parámetro debería bloquear el tráfico que no sea PPPoE.
Si algo sale mal, entonces vale la pena comprobar PPPoE, que puede verse atacado por virus o paquetes de datos falsos. Debido a la inexperiencia y la ignorancia, los usuarios pueden configurar incorrectamente el último parámetro y luego deben comunicarse con su proveedor de servicios de Internet para obtener ayuda.
¿Cómo conectar el interruptor?
Crear una red local de computadoras o portátiles requiere el uso de un conmutador de red: un conmutador. Antes de configurar el equipo y crear la configuración de red deseada, ocurre el proceso de implementación física de la red. Esto significa que se crea una conexión entre el conmutador y la computadora. Para hacer esto, debes usar un cable de red.
Las conexiones entre los nodos de la red se realizan mediante un cable de conexión, un tipo especial de cable de comunicación de red fabricado a base de par trenzado. Se recomienda adquirir un cable de red en una tienda especializada para que el proceso de conexión se realice sin problemas.
Puede configurar el conmutador de dos maneras:
- A través del puerto de la consola, que está destinado a realizar la configuración inicial del conmutador.
- Vía universal Puerto Ethernet.
La elección del método de conexión depende de la interfaz del equipo. La conexión a través del puerto de la consola no consume ancho de banda del conmutador. Esta es una de las ventajas este método conexiones.
Debe iniciar el emulador de terminal VT 100 y luego seleccionar los parámetros de conexión de acuerdo con las designaciones en la documentación. Cuando se produce la conexión, el usuario o empleado de la empresa de Internet ingresa un nombre de usuario y contraseña.
Para conectarse a través del puerto Ethernet, necesitará una dirección IP, que se indica en los documentos del dispositivo o se solicita a su proveedor.
Cuando se realizan los ajustes y se crea el interruptor usando Red de computadoras, los usuarios desde sus PC o portátiles deberían poder acceder a Internet sin ningún problema.
Al elegir un dispositivo para crear una red, debe considerar cuántas computadoras se conectarán a él, cuál es la velocidad de los puertos y cómo funcionan. Los proveedores modernos utilizan la tecnología Ethernet para la conexión, lo que permite obtener una red de alta velocidad con un solo cable.
18/03/1997 Dmitry Ganzha
Los conmutadores ocupan un lugar central en las redes de área local modernas. TIPOS DE CONMUTACIÓN HUBES DE CONMUTACIÓN MÉTODOS DE PROCESAMIENTO DE PAQUETES ARQUITECTURA RISC Y ASIC DE CONMUTADORES DE CLASE ALTA CONSTRUCCIÓN DE REDES VIRTUALES CONMUTACIÓN DE CONMUTACIÓN DE TERCER NIVEL La conmutación es una de las más populares tecnologías modernas.
Los conmutadores ocupan un lugar central en las redes de área local modernas.
La conmutación es una de las tecnologías modernas más populares. Los conmutadores están desplazando a los puentes y enrutadores hacia la periferia de las redes locales, dejando atrás la función de organizar la comunicación a través de red global. Esta popularidad de los conmutadores se debe principalmente a que permiten, mediante microsegmentación, aumentar el rendimiento de la red en comparación con redes compartidas con el mismo ancho de banda nominal. Además de dividir la red en pequeños segmentos, los conmutadores permiten organizar los dispositivos conectados en redes lógicas y reagruparlos fácilmente cuando sea necesario; es decir, te permiten crear redes virtuales.
¿Qué es un interruptor? Según la definición de IDC, “un conmutador es un dispositivo diseñado en forma de concentrador y que actúa como un puente multipuerto de alta velocidad; el mecanismo de conmutación incorporado permite la segmentación de la red local y la asignación de ancho de banda a las estaciones finales en el red” (ver el artículo de M. Kulgin “Construir una red, plantar un árbol...” en la edición de febrero LAN). Sin embargo, esta definición se aplica principalmente a los cambios de trama.
TIPOS DE CONMUTACIÓN
La conmutación generalmente se refiere a cuatro tecnologías diferentes: conmutación de configuración, conmutación de cuadros, conmutación de celdas y conversión de cuadros a celdas.
El cambio de configuración también se conoce como cambio de puerto, donde un puerto específico en un módulo de concentrador inteligente se asigna a uno de los segmentos Ethernet internos (o Token Ring). Esta asignación se realiza de forma remota a través de software de gestión de red cuando los usuarios y recursos se unen o se mueven en la red. A diferencia de otras tecnologías de conmutación, este método no mejora el rendimiento de la LAN compartida.
La conmutación de tramas, o conmutación de LAN, utiliza formatos de trama estándar Ethernet (o Token Ring). Cada trama es procesada por el conmutador más cercano y transmitida a través de la red directamente al destinatario. Como resultado, la red se convierte en un conjunto de canales directos paralelos de alta velocidad. A continuación veremos cómo se lleva a cabo la conmutación de tramas dentro de un conmutador utilizando el ejemplo de un concentrador de conmutación.
La conmutación de celdas se utiliza en cajeros automáticos. El uso de pequeñas celdas de longitud fija permite crear estructuras de conmutación de alta velocidad y bajo costo a nivel de hardware. Tanto los conmutadores de marco como los de malla pueden admitir múltiples grupos de trabajo independientes independientemente de su conexión física (consulte la sección "Construcción de redes virtuales").
La conversión entre tramas y celdas permite, por ejemplo, que una estación con una tarjeta Ethernet se comunique directamente con dispositivos en una red de cajeros automáticos. Esta tecnología se utiliza para emular una red local.
En esta lección nos interesará principalmente el cambio de cuadros.
CONMUTADORES DE CONMUTACIÓN
Kalpana presentó el primer centro de conmutación, llamado EtherSwictch. Este centro permitió reducir la contención de la red al reducir la cantidad de nodos en un segmento lógico utilizando tecnología de microsegmentación. Básicamente, el número de estaciones en un segmento se redujo a dos: la estación que inicia la solicitud y la estación que responde a la solicitud. Ninguna otra estación ve la información transmitida entre ellas. Los paquetes se transmiten como a través de un puente, pero sin el retraso inherente a un puente.
En una red Ethernet conmutada, cada miembro de un grupo de múltiples usuarios puede tener garantizada simultáneamente rendimiento 10 Mbit/s. La mejor manera de comprender cómo funciona un concentrador de este tipo es por analogía con un interruptor telefónico antiguo y corriente, en el que están conectados los participantes en el diálogo. cable coaxial. Cuando un abonado llamó al “eterno” 07 y pidió ser conectado a tal o cual número, el operador primero comprobó si la línea estaba disponible; De ser así, conectó a los participantes directamente mediante un trozo de cable. Nadie más (a excepción, por supuesto, de los servicios de inteligencia) pudo escuchar su conversación. Una vez finalizada la llamada, el operador desconectó el cable de ambos puertos y esperó la siguiente llamada.
Los concentradores de conmutación funcionan de manera similar (consulte la Figura 1): reenvían paquetes desde un puerto de entrada a un puerto de salida a través de la estructura del conmutador. Cuando un paquete llega a un puerto de entrada, el conmutador lee su dirección MAC (es decir, dirección de capa 2) y se reenvía inmediatamente al puerto asociado con esa dirección. Si el puerto está ocupado, el paquete se coloca en una cola. Básicamente, una cola es un búfer en un puerto de entrada donde los paquetes esperan a que se libere el puerto deseado. Sin embargo, los métodos de almacenamiento en búfer son ligeramente diferentes.
Foto 1.
Los concentradores de conmutación funcionan de manera similar a los conmutadores telefónicos más antiguos: conectan un puerto de entrada directamente a un puerto de salida a través de una estructura de conmutador.
MÉTODOS DE PROCESAMIENTO DE PAQUETES
En la conmutación de extremo a extremo (también llamada conmutación en vuelo y conmutación sin búfer), el conmutador lee solo la dirección del paquete entrante. El paquete se transmite más independientemente de la ausencia o presencia de errores en el mismo. Esto puede reducir significativamente el tiempo de procesamiento de paquetes, ya que sólo se leen los primeros bytes. Por tanto, corresponde a la parte receptora identificar los paquetes defectuosos y solicitar su retransmisión. Sin embargo, los sistemas de cable modernos son lo suficientemente confiables como para que la necesidad de retransmisión en muchas redes sea mínima. Sin embargo, nadie es inmune a errores en caso de un cable dañado, una tarjeta de red defectuosa o interferencia de una fuente electromagnética externa.
Al cambiar con almacenamiento en búfer intermedio, el conmutador, al recibir un paquete, no lo transmite más hasta que lo lee por completo, o al menos lee toda la información que necesita. No sólo determina la dirección del destinatario, sino que también comprueba la suma de comprobación, es decir, puede cortar los paquetes defectuosos. Esto le permite aislar el segmento que produce errores. Por lo tanto, la conmutación de buffer y forward enfatiza la confiabilidad más que la velocidad.
Aparte de los dos anteriores, algunos conmutadores utilizan un método híbrido. En condiciones normales, proporcionan conmutación de un extremo a otro, pero monitorean la cantidad de errores verificando las sumas de verificación. Si el número de errores alcanza un umbral específico, ingresan al modo de conmutación con almacenamiento en búfer directo. Cuando la cantidad de errores disminuye a un nivel aceptable, regresan al modo de conmutación de un extremo a otro. Este tipo de conmutación se denomina conmutación de umbral o adaptativa.
RISC Y ASIC
A menudo, los conmutadores de avance de búfer se implementan utilizando procesadores RISC estándar. Una ventaja de este enfoque es que es relativamente económico en comparación con los conmutadores ASIC, pero no es muy bueno para aplicaciones especializadas. La conmutación en dichos dispositivos se realiza mediante software, por lo tanto, su funcionalidad se puede cambiar actualizando el software instalado. Su desventaja es que son más lentos que los conmutadores basados en ASIC.
Los interruptores con circuitos integrados ASIC están diseñados para realizar tareas especializadas: toda su funcionalidad está "cableada" en el hardware. Este enfoque también tiene un inconveniente: cuando es necesaria una modernización, el fabricante se ve obligado a reelaborar el circuito. Los ASIC suelen proporcionar conmutación de un extremo a otro. El ASIC de estructura del conmutador crea rutas físicas dedicadas entre un puerto de entrada y salida, como se muestra en .
ARQUITECTURA DE INTERRUPTORES DE ALTA CLASE
Los conmutadores de alta gama suelen tener un diseño modular y pueden realizar conmutación tanto de paquetes como de células. Los módulos de dicho conmutador realizan la conmutación entre redes. diferentes tipos, incluidos Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI y ATM. En este caso, el principal mecanismo de conmutación en dichos dispositivos es la estructura de conmutación del cajero automático. Consideraremos la arquitectura de dichos dispositivos usando el Centillion 100 de Bay Networks como ejemplo.
La conmutación se logra utilizando los siguientes tres componentes de hardware (consulte la Figura 2):
(1x1)
Figura 2.
La conmutación de celdas se utiliza cada vez más en conmutadores de alta gama debido a su alta velocidad y facilidad de migración a ATM.
Cada módulo de conmutador tiene puertos de E/S, memoria intermedia y un ASIC CellManager. Además, cada módulo LAN también tiene un procesador RISC para realizar la conmutación de tramas entre puertos locales y un ensamblador/desensamblador de paquetes para convertir tramas y celdas entre sí. Todos los módulos pueden cambiar independientemente entre sus puertos, de modo que solo el tráfico destinado a otros módulos se envíe a través del backplane.
Cada módulo mantiene su propia tabla de direcciones y el procesador de control principal las combina en una tabla común, de modo que un módulo individual puede ver la red como un todo. Si, por ejemplo, un módulo Ethernet recibe un paquete, determina a quién está dirigido el paquete. Si la dirección está en la tabla de direcciones local, entonces el procesador RISC cambia el paquete entre puertos locales. Si el destino está en otro módulo, entonces el ensamblador/desensamblador convierte el paquete en celdas. CellManager especifica una máscara de destino para identificar los módulos y puertos a los que está destinada la carga útil de las células. Cualquier módulo cuyo bit de máscara de placa esté especificado en la máscara de destino copia la celda a la memoria local y transmite los datos al puerto de salida correspondiente de acuerdo con los bits de máscara de puerto especificados.
CONSTRUYENDO REDES VIRTUALES
Además de aumentar la productividad, los conmutadores le permiten crear redes virtuales. Uno de los métodos para crear una red virtual es crear un dominio de transmisión a través de una conexión lógica de puertos dentro de la infraestructura física de un dispositivo de comunicación (puede ser un centro inteligente - conmutación de configuración o un conmutador - conmutación de cuadros). Por ejemplo, los puertos impares de un dispositivo de ocho puertos se asignan a una red virtual y los puertos pares a otra. Como resultado, una estación de una red virtual queda aislada de las estaciones de otra. La desventaja de este método de organizar una red virtual es que todas las estaciones conectadas al mismo puerto deben pertenecer a la misma red virtual.
Otro método para crear una red virtual se basa en las direcciones MAC de los dispositivos conectados. Con este método de organización de una red virtual, cualquier empleado puede conectar, por ejemplo, su computadora portátil a cualquier puerto del conmutador, y determinará automáticamente si su usuario pertenece a una red virtual particular en función de la dirección MAC. Este método también permite que los usuarios conectados al mismo puerto del switch pertenezcan a diferentes redes virtuales. Para obtener más información sobre las redes virtuales, consulte el artículo de A. Avduevsky "Tales redes virtuales reales" en la edición de marzo de LAN de este año.
CONMUTACIÓN DE NIVEL 3
A pesar de todas sus ventajas, los conmutadores tienen un inconveniente importante: no pueden proteger la red de avalanchas de paquetes de difusión, lo que provoca una carga de red improductiva y un mayor tiempo de respuesta. Los enrutadores pueden monitorear y filtrar el tráfico de transmisión innecesario, pero son mucho más lentos. Así, según la documentación de Case Technologies, el rendimiento típico de un enrutador es de 10.000 paquetes por segundo, y esto no se puede comparar con el mismo indicador de un conmutador: 600.000 paquetes por segundo.
Como resultado, muchos fabricantes han comenzado a incorporar capacidades de enrutamiento en los conmutadores. Para evitar que el interruptor se ralentice significativamente, utilice varios métodos: Por ejemplo, tanto la conmutación de Capa 2 como la conmutación de Capa 3 se implementan directamente en el hardware (en ASIC). Varios fabricantes Esta tecnología se llama de manera diferente, pero el objetivo es el mismo: el conmutador de enrutamiento debe realizar funciones de tercer nivel a la misma velocidad que las funciones de segundo nivel. Un factor importante es el precio por puerto de un dispositivo de este tipo: también debería ser bajo, como el de los conmutadores (ver artículo de Nick Lippis en el próximo número de la revista LAN).
CONCLUSIÓN
Los interruptores son estructural y funcionalmente muy diversos; Es imposible cubrir todos sus aspectos en un artículo breve. En el próximo tutorial, veremos más de cerca los conmutadores de cajeros automáticos.
Dmitry Ganzha es el editor ejecutivo de LAN. Se le puede contactar en: [correo electrónico protegido].
Conmutadores en la red local.
¿Cómo elegir un interruptor dada la variedad existente? La funcionalidad de los modelos modernos es muy diferente. Puede adquirir un conmutador simple no administrado o un conmutador administrado multifuncional, que no se diferencia mucho de un enrutador completo. Un ejemplo de esto último es Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN de la nueva línea Cloud Router Switch. En consecuencia, el precio de estos modelos será mucho mayor.
Por lo tanto, al elegir un interruptor, en primer lugar, debe decidir cuáles de las funciones y parámetros de los interruptores modernos necesita y por cuáles no debe pagar de más. Pero primero, un poco de teoría.
Tipos de interruptores
Sin embargo, si antes los conmutadores gestionados se diferenciaban de los no gestionados por una gama más amplia de funciones, ahora la diferencia sólo puede estar en la posibilidad o imposibilidad. control remoto dispositivo. Por lo demás, incluso como mucho modelos simples los fabricantes añaden funcionalidad adicional, aumentando a menudo su costo.
Por lo tanto en este momento La clasificación de interruptores por nivel es más informativa.
Cambiar niveles
Para poder elegir el interruptor que mejor se adapta a nuestras necesidades necesitamos conocer su nivel. Esta configuración se determina en función del modelo de red OSI (transferencia de datos) que utiliza el dispositivo.
- Dispositivos primer nivel, usando físico La transmisión de datos casi ha desaparecido del mercado. Si alguien más recuerda los centros, entonces este es solo un ejemplo de un nivel físico en el que la información se transmite en un flujo continuo.
- Nivel 2. Casi todos los conmutadores no gestionados entran en esta categoría. La llamada canal modelo de red. Los dispositivos dividen la información entrante en paquetes separados (tramas), los verifican y los envían a un dispositivo destinatario específico. La base para la distribución de información en conmutadores de segundo nivel son las direcciones MAC. A partir de estos, el conmutador compila una tabla de direcciones, recordando qué dirección MAC corresponde a qué puerto. No entienden las direcciones IP.
- Nivel 3. Al elegir un interruptor de este tipo, obtiene un dispositivo que ya funciona con direcciones IP. También admite muchas otras posibilidades para trabajar con datos: convertir direcciones lógicas en físicas, protocolos de red IPv4, IPv6, IPX, etc., conexiones pptp, pppoe, vpn y otros. En el tercero, red A nivel de transmisión de datos, funcionan casi todos los enrutadores y la parte más "avanzada" de los conmutadores.
- Nivel 4. El modelo de red OSI utilizado aquí se llama transporte. Ni siquiera todos los enrutadores se lanzan con soporte para este modelo. La distribución del tráfico se produce a un nivel inteligente: el dispositivo puede trabajar con aplicaciones y, basándose en los encabezados de los paquetes de datos, dirigirlas a la dirección deseada. Además, los protocolos de la capa de transporte, por ejemplo TCP, garantizan la confiabilidad de la entrega de paquetes, mantienen una cierta secuencia de su transmisión y pueden optimizar el tráfico.
Seleccione un interruptor - lea las características
¿Cómo elegir un interruptor en función de parámetros y funciones? Veamos qué significan algunos de los símbolos comúnmente utilizados en las especificaciones. Los parámetros básicos incluyen:
Número de puertos. Su número varía de 5 a 48. Al elegir un conmutador, es mejor dejar una reserva para una mayor expansión de la red.
Tarifa de datos básica. La mayoría de las veces vemos la designación 10/100/1000 Mbit/s: las velocidades que admite cada puerto del dispositivo. Es decir, el conmutador seleccionado puede funcionar a una velocidad de 10 Mbit/s, 100 Mbit/s o 1000 Mbit/s. Hay bastantes modelos que están equipados con puertos gigabit y 10/100 Mb/s. La mayoría de los conmutadores modernos funcionan según el estándar IEEE 802.3 Nway y detectan automáticamente las velocidades de los puertos.
Ancho de Banda y Ancho de Banda Interno. El primer valor, también llamado matriz de conmutación, es la cantidad máxima de tráfico que puede pasar a través del conmutador por unidad de tiempo. Se calcula de forma muy sencilla: número de puertos x velocidad del puerto x 2 (dúplex). Por ejemplo, un conmutador gigabit de 8 puertos tiene un rendimiento de 16 Gbps.
El rendimiento interno generalmente lo indica el fabricante y solo es necesario para compararlo con el valor anterior. Si el ancho de banda interno declarado es menor que el máximo, el dispositivo no soportará cargas pesadas, se ralentizará y se congelará.
Detección automática de MDI/MDI-X. Se trata de detección automática y compatibilidad con ambos estándares mediante los cuales se engarzó el par trenzado, sin necesidad de control manual de las conexiones.
Ranuras de expansión. Posibilidad de conectar interfaces adicionales, por ejemplo, ópticas.
Tamaño de la tabla de direcciones MAC. Para seleccionar un conmutador, es importante calcular de antemano el tamaño de la tabla que necesita, preferiblemente teniendo en cuenta la futura expansión de la red. Si no hay suficientes entradas en la tabla, el conmutador escribirá nuevas sobre las antiguas, lo que ralentizará la transferencia de datos.
Factor de forma. Los conmutadores están disponibles en dos tipos de carcasa: escritorio/montaje en pared y montaje en bastidor. En este último caso, el tamaño estándar del dispositivo es de 19 pulgadas. Las orejas especiales para montaje en rack se pueden quitar.
Seleccionamos un interruptor con las funciones que necesitamos para trabajar con el tráfico.
Control de flujo ( Control de flujo, protocolo IEEE 802.3x). Proporciona coordinación del envío y recepción de datos entre el dispositivo emisor y el conmutador bajo cargas elevadas, para evitar la pérdida de paquetes. La función es compatible con casi todos los interruptores.
Marco gigante- aumento de paquetes. Utilizado para velocidades de 1 Gbit/seg y superiores, le permite acelerar la transferencia de datos reduciendo la cantidad de paquetes y el tiempo para procesarlos. La función se encuentra en casi todos los interruptores.
Modos full-duplex y half-duplex. Casi todos los conmutadores modernos admiten la negociación automática entre semidúplex y dúplex completo (transmitir datos en una sola dirección, transferir datos en ambas direcciones al mismo tiempo) para evitar problemas en la red.
Priorización del tráfico (estándar IEEE 802.1p)- el dispositivo puede identificar paquetes más importantes (por ejemplo, VoIP) y enviarlos primero. Al elegir un conmutador para una red donde una parte importante del tráfico será audio o vídeo, debes prestar atención a esta función.
Apoyo VLAN(estándar IEEE 802.1q).
VLAN es un medio conveniente para delimitar secciones separadas: la red interna de una empresa y la red pública para clientes, varios departamentos, etc.
Para garantizar la seguridad dentro de la red, controlar o comprobar el rendimiento de los equipos de red, se puede utilizar la duplicación (duplicación de tráfico). Por ejemplo, toda la información entrante se envía a un puerto para que cierto software la revise o registre.
Reenvío de puertos. Es posible que necesite esta función para implementar un servidor con acceso a Internet o para juegos en línea.
Protección de bucle: funciones STP y LBD. Particularmente importante al elegir conmutadores no gestionados. Es casi imposible detectar en ellos el bucle formado: una sección de la red en bucle, la causa de muchos fallos y congelaciones. LoopBack Detección bloquea automáticamente el puerto donde se ha producido un bucle. El protocolo STP (IEEE 802.1d) y sus descendientes más avanzados (IEEE 802.1w, IEEE 802.1s) actúan de manera un poco diferente, optimizando la red para una estructura de árbol. Inicialmente, la estructura prevé ramas de repuesto en forma de bucle. Están deshabilitados de forma predeterminada y el conmutador solo los inicia cuando hay una pérdida en algunas de las líneas principales.
Agregación de enlaces (IEEE 802.3ad). Aumenta el rendimiento del canal al combinar múltiples puertos físicos en uno lógico. El rendimiento máximo según el estándar es de 8 Gbit/s.
Apilado. Cada fabricante tiene su propio diseño de apilamiento, pero en general esta característica se refiere a la combinación virtual de múltiples conmutadores en una unidad lógica. El propósito del apilamiento es obtener gran cantidad puertos de lo que es posible cuando se utiliza un conmutador físico.
Funciones de interruptor para monitoreo y resolución de problemas
Muchos interruptores detectan una conexión de cable defectuosa, generalmente cuando el dispositivo está encendido, así como el tipo de falla: un cable roto, cortocircuito etcétera. Por ejemplo, D-Link proporciona indicadores especiales en el caso:
Protección contra el tráfico de virus (Safeguard Engine). La técnica permite aumentar la estabilidad operativa y proteger el procesador central de sobrecargas con tráfico "basura" de programas virales.
Funciones de energía
El ahorro de energía.¿Cómo elegir un interruptor que te ahorre energía? Prestar atencióne por la presencia de funciones de ahorro de energía. Algunos fabricantes, como D-Link, producen interruptores con regulación del consumo de energía. Por ejemplo, un interruptor inteligente monitorea los dispositivos conectados a él, y si alguno de ellos no funciona en ese momento, el puerto correspondiente se pone en "modo de suspensión".
Alimentación a través de Ethernet (PoE, estándar IEEE 802.af). Un interruptor que utiliza esta tecnología puede alimentar dispositivos conectados a él mediante cables de par trenzado.
Protección contra rayos incorporada. Muy función requerida Sin embargo, debemos recordar que dichos interruptores deben estar conectados a tierra, de lo contrario la protección no funcionará.
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Cambiar uno de dispositivos críticos utilizado en la construcción de una red local. En este artículo hablaremos sobre qué tipos de interruptores existen y nos centraremos en características importantes que deben tenerse en cuenta al elegir un conmutador de red local.
Primero, veamos el diagrama de bloques general para comprender qué lugar ocupa el conmutador en la red local empresarial.
La imagen de arriba muestra los más comunes. esquema estructural pequeña red local. En este tipo de redes locales se utilizan normalmente conmutadores de acceso.
Los conmutadores de acceso están conectados directamente a los usuarios finales, proporcionándoles acceso a los recursos de la red local.
Sin embargo, en grandes redes locales, los conmutadores realizan las siguientes funciones:
Nivel de acceso a la red. Como se mencionó anteriormente, los conmutadores de acceso proporcionan puntos de conexión para los dispositivos del usuario final. En grandes redes locales, las tramas de los conmutadores de acceso no se comunican entre sí, sino que se transmiten a través de conmutadores de distribución.
Nivel de distribución. Los conmutadores de esta capa reenvían el tráfico entre conmutadores de acceso, pero no interactúan con los usuarios finales.
Nivel del núcleo del sistema. Dispositivos de este tipo combinan canales de transmisión de datos desde conmutadores de nivel de distribución en grandes redes locales territoriales y proporcionan una conmutación de flujos de datos de muy alta velocidad.
Los interruptores son:
Conmutadores no administrados. estos son ordinarios dispositivos independientes en una red local que gestionan la transferencia de datos de forma independiente y no tienen la capacidad ajustes adicionales. Debido a su facilidad de instalación y bajo precio, se utilizan ampliamente para su instalación en hogares y pequeñas empresas.
Conmutadores administrados. Dispositivos más avanzados y caros. Permiten al administrador de la red configurarlos de forma independiente para tareas específicas.
Los conmutadores administrados se pueden configurar de una de las siguientes maneras:
A través del puerto de consola A través de interfaz WEB
A través de Telnet a través del protocolo SNMP
Vía SSH
Cambiar niveles
Todos los interruptores se pueden dividir en niveles de modelo. OSI . Cuanto mayor sea este nivel, mayores serán las capacidades que tendrá el conmutador, sin embargo, su costo será significativamente mayor.
Conmutadores de capa 1. A este nivel Esto incluye concentradores, repetidores y otros dispositivos que operan a nivel físico. Estos dispositivos estuvieron presentes en los albores del desarrollo de Internet y actualmente no se utilizan en la red local. Habiendo recibido una señal, un dispositivo de este tipo simplemente la transmite a todos los puertos excepto al puerto del remitente.
Conmutadores de capa 22). Este nivel incluye conmutadores no administrados y algunos administrados ( cambiar ) trabajando en el nivel de enlace del modelo OSI . Los conmutadores de segundo nivel funcionan con marcos: marcos: un flujo de datos dividido en porciones. Una vez recibida la trama, el conmutador de capa 2 lee la dirección del remitente de la trama y la ingresa en su tabla. MAC direcciones, haciendo coincidir esta dirección con el puerto en el que recibió esta trama. Gracias a este enfoque, los conmutadores de Capa 2 reenvían datos solo al puerto de destino, sin crear tráfico excesivo en otros puertos. Los conmutadores de capa 2 no entienden IP Direcciones ubicadas en el tercer nivel de red del modelo. OSI y trabajar sólo a nivel de enlace.
Los conmutadores de capa 2 admiten los protocolos más comunes, como:
IEEE 802.1 q o VLAN Redes locales virtuales. Este protocolo le permite crear redes lógicas separadas dentro de la misma red física.
Por ejemplo, dispositivos conectados al mismo conmutador, pero ubicados en diferentes VLAN no se verán y podrán transmitir datos solo en su propio dominio de transmisión (dispositivos de la misma VLAN). Entre sí, las computadoras en la figura anterior podrán transferir datos utilizando un dispositivo que funcione en el tercer nivel con IP direcciones: enrutador.
IEEE 802.1p (etiquetas de prioridad ). Este protocolo está presente de forma nativa en el protocolo. IEEE 802.1q y es un campo de 3 bits de 0 a 7. Este protocolo le permite marcar y ordenar todo el tráfico por importancia estableciendo prioridades (prioridad máxima 7). Los telegramas con mayor prioridad se reenviarán primero.
Protocolo de árbol de expansión (STP) IEEE 802.1d.Este protocolo construye una red local en forma de estructura de árbol para evitar bucles de red y prevenir la formación de una tormenta de red.
Digamos que la red local está instalada en forma de anillo para aumentar la tolerancia a fallas del sistema. El conmutador con mayor prioridad en la red se selecciona como conmutador raíz.En el ejemplo anterior, SW3 es la raíz. Sin profundizar en los algoritmos de ejecución de protocolos, los conmutadores calculan la ruta con el coste máximo y la bloquean. Por ejemplo, en nuestro caso, el camino más corto de SW3 a SW1 y SW2 será a través de sus propias interfaces dedicadas (DP) Fa 0/1 y Fa 0/2. En este caso, el precio de ruta predeterminado para la interfaz de 100 Mbit/s será 19. La interfaz Fa 0/1 del conmutador de red local SW1 está bloqueada porque el precio de ruta total será la suma de dos transiciones entre interfaces de 100 Mbit/s 19+19=38.
Si la ruta de trabajo está dañada, los conmutadores recalcularán la ruta y desbloquearán este puerto.
Protocolo de árbol de expansión rápida (RSTP) IEEE 802.1w.Estándar 802.1 mejorado d , que tiene mayor estabilidad y menor tiempo de recuperación de la línea de comunicación.
IEEE 802.1s Protocolo de árbol de expansión múltiple.La última versión, teniendo en cuenta todas las deficiencias de los protocolos. STP y RSTP.
Agregación de enlaces IEEE 802.3ad para enlace paralelo.Este protocolo le permite combinar puertos en grupos. La velocidad total de un puerto de agregación determinado será la suma de las velocidades de cada puerto en él.La velocidad máxima está determinada por el estándar IEEE 802.3ad y es de 8 Gbit/s.
Conmutadores de capa 33). Estos dispositivos también se denominan multiconmutadores porque combinan las capacidades de los conmutadores que operan en el segundo nivel y los enrutadores que operan con IP paquetes en el tercer nivel.Los conmutadores de Capa 3 son totalmente compatibles con todas las características y estándares de los conmutadores de Capa 2. Se puede acceder a los dispositivos de red mediante direcciones IP. Un conmutador de capa 3 admite el establecimiento de varias conexiones: l 2 tp, pptp, pppoe, vpn, etc.
Conmutadores de capa 4 4) . Dispositivos de nivel L4 que operan en el modelo de capa de transporte OSI . Responsable de garantizar la confiabilidad de la transmisión de datos. Estos conmutadores pueden, basándose en la información de los encabezados de los paquetes, comprender la identidad del tráfico. diferentes aplicaciones y tomar decisiones sobre el desvío de dicho tráfico basándose en esta información. El nombre de estos dispositivos no está determinado; a veces se les llama interruptores inteligentes o interruptores L4.
Principales características de los interruptores.
Número de puertos. Actualmente, existen conmutadores con una cantidad de puertos de 5 a 48. La cantidad de dispositivos de red que se pueden conectar a un conmutador determinado depende de este parámetro.
Por ejemplo, al construir una pequeña red local de 15 computadoras, necesitaremos un conmutador con 16 puertos: 15 para conectar dispositivos finales y uno para instalar y conectar un enrutador para acceder a Internet.
Tasa de transferencia de datos. Esta es la velocidad a la que opera cada puerto del conmutador. Normalmente las velocidades se especifican de la siguiente manera: 10/100/1000 Mbit/s. La velocidad del puerto se determina durante la negociación automática con el dispositivo final. En conmutadores administrados, este parámetro se puede configurar manualmente.
Por ejemplo : Dispositivo cliente Una PC con una tarjeta de red de 1 Gbps está conectada a un puerto de conmutador con una velocidad de funcionamiento de 10/100 Mbps C . Como resultado de la negociación automática, los dispositivos acuerdan utilizar la velocidad máxima posible de 100 Mbps.
Negociación de puerto automático entre Full – dúplex y semidúplex. Duplex completo: La transferencia de datos se realiza simultáneamente en dos direcciones. Medio duplex La transmisión de datos se realiza primero en una dirección y luego secuencialmente en la otra dirección.
Ancho de banda de tejido interno. Este parámetro muestra cuál velocidad general El conmutador puede procesar datos de todos los puertos.
Por ejemplo: en una red local hay un conmutador con 5 puertos que funciona a una velocidad de 10/100 Mbit/s. EN especificaciones técnicas El parámetro de la matriz de conmutación es 1 Gbit/ C . Esto significa que cada puerto está en Duplex completo puede funcionar a una velocidad de 200 Mbit/ C (100 Mbit/s recepción y 100 Mbit/s transmisión). Supongamos que el parámetro de esta matriz de conmutación es menor que el especificado. Esto significa que durante los picos de carga, los puertos no podrán funcionar a la velocidad declarada de 100 Mbit/s.
Negociación automática del tipo de cable MDI/MDI-X. Esta función le permite determinar cuál de los dos métodos se engarzó el par trenzado EIA/TIA-568A o EIA/TIA-568B. Al instalar redes locales, el esquema EIA/TIA-568B es el más utilizado.
Apilado es la combinación de varios conmutadores en un solo dispositivo lógico. Los diferentes fabricantes de conmutadores utilizan sus propias tecnologías de apilamiento, p. C isco utiliza la tecnología de apilamiento Stack Wise con un bus de 32 Gbps entre conmutadores y Stack Wise Plus con un bus de 64 Gbps entre conmutadores.
Por ejemplo, esta tecnología es relevante en grandes redes locales, donde es necesario conectar más de 48 puertos en un solo dispositivo.
Montaje para rack de 19". En entornos domésticos y redes locales pequeñas, los conmutadores suelen instalarse en superficies planas o montarse en la pared, pero la presencia de las llamadas "orejas" es necesaria en redes locales más grandes donde los equipos activos se encuentran en gabinetes de servidores.
Tamaño de la tabla MACdirecciones Un interruptor es un dispositivo que opera en el nivel 2 del modelo. OSI . A diferencia de un concentrador, que simplemente redirige la trama recibida a todos los puertos excepto al puerto emisor, el conmutador aprende: recuerda MAC dirección del dispositivo del remitente, ingresándola, número de puerto y vida útil de la entrada en la tabla. Usando Esta mesa el conmutador no reenvía la trama a todos los puertos, sino solo al puerto del destinatario. Si la cantidad de dispositivos de red en la red local es significativa y el tamaño de la tabla está lleno, el conmutador comienza a sobrescribir las entradas más antiguas de la tabla y escribe otras nuevas, lo que reduce significativamente la velocidad del conmutador.
Marco gigante . Esta característica permite que el conmutador maneje tamaños de paquetes más grandes que los definidos por el estándar Ethernet. Después de recibir cada paquete, se dedica algo de tiempo a procesarlo. Al utilizar un tamaño de paquete mayor utilizando la tecnología Jumbo Frame, puede ahorrar tiempo de procesamiento de paquetes en redes que utilizan velocidades de transferencia de datos de 1 Gb/seg y superiores. A menor velocidad no hay gran ganancia
Modos de conmutación.Para comprender el principio de funcionamiento de los modos de conmutación, primero considere la estructura de la trama transmitida a nivel de enlace de datos entre el dispositivo de red y el conmutador en la red local:
Como se puede ver en la imagen:
- Primero viene el preámbulo que señala el inicio de la transmisión de la trama,
- Entonces MAC dirección de destino ( DA) y MAC Dirección del remitente ( S.A.)
- Identificación de tercer nivel: Se utiliza IPv 4 o IPv 6 carga útil)
- Y en el fin suma de cheque FCS: Un valor CRC de 4 bytes utilizado para detectar errores de transmisión. Calculado por el remitente y colocado en el campo FCS. El receptor calcula este valor de forma independiente y lo compara con el valor recibido.
Ahora veamos los modos de cambio:
Almacenamiento y reenvio. este modo El cambio guarda el fotograma completo en un búfer y comprueba el campo. FCS , que está al final del marco y si la suma de verificación de este campo no coincide, descarta todo el marco. Como resultado, se reduce la probabilidad de congestión de la red, ya que es posible descartar tramas con errores y retrasar el tiempo de transmisión del paquete. Esta tecnología presente en interruptores más caros.
Corte. Más tecnología simple. En este caso, los fotogramas se pueden procesar más rápido, ya que no se guardan por completo en el búfer. Para el análisis, los datos desde el principio del cuadro hasta Dirección MAC destino (DA) inclusive. El conmutador lee esta dirección MAC y la reenvía al destino. La desventaja de esta tecnología es que el conmutador en este caso reenvía tanto paquetes enanos con una longitud de intervalos de menos de 512 bits como paquetes dañados, lo que aumenta la carga en la red local.
Soporte de tecnología PoE
La tecnología Pover over Ethernet le permite alimentar dispositivo de red por el mismo cable. Esta decisión le permite reducir el costo de instalación adicional de líneas de suministro.
Existen los siguientes estándares PoE:
PoE 802.3af admite equipos de hasta 15,4 W
PoE 802.3at admite equipos de hasta 30 W
PoE pasivo
PoE 802.3 af/at tiene circuitos de control inteligentes para suministrar voltaje al dispositivo: antes de suministrar energía al dispositivo PoE, la fuente estándar af/at negocia con él para evitar daños al dispositivo. Passiv PoE es mucho más económico que los dos primeros estándares; la energía se suministra directamente al dispositivo a través de pares gratuitos cable de red sin ninguna aprobación.
Características de las normas.
El estándar PoE 802.3af es compatible con la mayoría de las cámaras IP, teléfonos IP y puntos de acceso de bajo costo.
El estándar PoE 802.3at está presente en los modelos más caros de cámaras de videovigilancia IP, donde no es posible alcanzar los 15,4 W. En este caso, tanto la videocámara IP como la fuente PoE (switch) deben soportar este estándar.
Ranuras de expansión. Los conmutadores pueden tener ranuras de expansión adicionales. Los más comunes son los módulos SFP (Small Form-factor Pluggable). Transceptores modulares y compactos utilizados para la transmisión de datos en un entorno de telecomunicaciones.
Los módulos SFP se insertan en un puerto SFP libre de un enrutador, conmutador, multiplexor o convertidor de medios. Aunque existen módulos Ethernet SFP, los más comunesLos módulos de fibra óptica se utilizan para conectar el canal principal cuando se transmiten datos a largas distancias fuera del alcance del estándar Ethernet. Los módulos SFP se seleccionan según la distancia y la velocidad de transferencia de datos. Los más comunes son los módulos SFP de doble fibra, que utilizan una fibra para recibir y la otra para transmitir datos. Sin embargo, la tecnología WDM permite la transmisión de datos en diferentes longitudes de onda a través de un único cable óptico.
Los módulos SFP son:
- SX: 850 nm utilizado con cable óptico multimodo en distancias de hasta 550 m
- LX - 1310 nm se utiliza con ambos tipos de cable óptico (SM y MM) a una distancia de hasta 10 km
- BX - 1310/1550 nm se utiliza con ambos tipos de cable óptico (SM y MM) a una distancia de hasta 10 km
- XD - 1550 nm se utiliza con cable monomodo hasta 40 km, ZX hasta 80 km, EZ o EZX hasta 120 km y DWDM
El propio estándar SFP permite la transmisión de datos a una velocidad de 1 Gbit/s o a una velocidad de 100 Mbit/s. Para una transferencia de datos más rápida, se desarrollaron módulos SFP+:
- Transferencia de datos SFP+ a 10 Gbps
- Transferencia de datos XFP a 10 Gbps
- Transferencia de datos QSFP+ a 40 Gbps
- Transferencia de datos CFP a 100 Gbps
Sin embargo, a velocidades más altas, las señales se procesan a altas frecuencias. Esto requiere una mayor disipación de calor y, en consecuencia, mayores dimensiones. Por lo tanto, de hecho, el factor de forma SFP todavía se conserva sólo en los módulos SFP+.
Conclusión
Muchos lectores probablemente se hayan topado con conmutadores no administrados y conmutadores de capa 2 administrados de bajo costo en pequeñas redes locales. Sin embargo, es mejor dejar en manos de los profesionales la elección de los conmutadores para construir redes locales más grandes y técnicamente complejas.
Safe Kuban utiliza conmutadores de las siguientes marcas al instalar redes locales:
Solución profesional:
cisco
Qtech
Solución presupuestaria
Enlace D
Tp-Link
Tenda
Safe Kuban realiza la instalación, puesta en marcha y mantenimiento de redes locales en Krasnodar y el sur de Rusia.
