Comutatoare într-o rețea locală. Selectarea unui dispozitiv LAN adecvat Selectarea unui comutator

Dacă anterior cablul de rețea prin care se transferau datele era pur și simplu conectat direct la computer, acum situația s-a schimbat. Într-un apartament rezidențial, birou sau companie mare, este adesea nevoie de a crea o rețea de calculatoare.

În acest scop, sunt utilizate dispozitive care sunt incluse în categoria „echipamente informatice”. Astfel de dispozitive includ și un comutator care permite . Deci, ce este un comutator și cum să-l folosești pentru a construi o rețea de calculatoare?

Pentru ce sunt folosite dispozitivele comutatoare?

Literal tradus din în limba engleză, termenul de computer „comutator” se referă la un dispozitiv care este folosit pentru a crea retea locala prin conectarea mai multor calculatoare. Un sinonim pentru cuvântul comutator este comutator sau comutator.

Un comutator este un fel de punte cu multe porturi prin care datele de pachete sunt transmise anumitor destinatari. Comutatorul ajută la optimizarea funcționării rețelei, reduce sarcina acesteia, crește nivelul de securitate și înregistrează adrese MAC individuale, ceea ce vă permite să transferați rapid și eficient datele.

Astfel de comutatoare au putut să înlocuiască hub-urile, care au fost folosite anterior pentru a construi rețele de calculatoare. Un comutator este un dispozitiv inteligent care poate procesa informațiile primite despre dispozitivele conectate și apoi redirecționează datele către o anumită adresă. Ca urmare, performanța rețelei crește de mai multe ori, iar internetul crește.

Tipuri de echipamente

Dispozitivele de comutare sunt împărțite în diferite tipuri în funcție de următoarele criterii:

Tip de porturi.
Numărul de porturi.
Vitezele portului sunt de 10 Mbit/s, 100 Mbit/s și 1000 Sbit/s.
Dispozitive gestionate și neadministrate.
Producătorii.
Funcții.
Specificații.

După numărul de porturi, comutatoarele sunt împărțite în:

8 porturi.
16 porturi.
24 de porturi.
48-port.

Pentru acasă și biroul mic, este potrivit un comutator cu 8 sau 16 porturi care funcționează la o viteză de 100 Mbit/secundă.

Pentru întreprinderile mari, companiile și firmele sunt necesare porturi cu o viteză de operare de 1000 Mbit pe secundă. Astfel de dispozitive sunt necesare pentru a conecta servere și echipamente mari de comunicații.

Comutatoarele neadministrate sunt cele mai simple echipamente. Switch-urile complexe sunt gestionate la nivelul rețelei sau al treilea strat al modelului OSI - Layer 3 Switch.

Managementul se realizează și prin metode precum:

Interfață web.
Linia de comandă.
Protocoale SNMP și RMON.

Switch-urile complexe sau gestionate permit caracteristici VLAN, QoS, oglindire și agregare. De asemenea, astfel de comutatoare sunt combinate într-un singur dispozitiv numit stivă. Este conceput pentru a crește numărul de porturi. Alte porturi sunt folosite pentru stivuire.

Ce folosesc furnizorii?

Atunci când creează o rețea de calculatoare, companiile furnizor creează unul dintre nivelurile acesteia:

Nivel de acces.
Nivel de agregare.
Nivelul nucleului.

Sunt necesare niveluri pentru a facilita gestionarea rețelei: scalarea, configurarea, introducerea redundanței, proiectarea rețelei.

La nivelul de acces la dispozitivul comutator, utilizatorii finali trebuie să fie conectați la un port de 100 Mbit/s. Alte cerințe pentru dispozitiv includ:

Conexiune prin SFP la un comutator de nivel de agregare, unde informațiile sunt transferate cu o viteză de 1 gigabyte pe secundă.
Suport VLAN, acl, securitate port.
Suport pentru funcții de securitate.

Conform acestei scheme, trei straturi ale rețelei sunt create de la furnizorul de internet. În primul rând, rețeaua se formează la nivelul unei clădiri rezidențiale (cu mai multe etaje, private).

Apoi, rețeaua este „împrăștiată” în microdistrict, când mai multe clădiri rezidențiale, birouri și companii se alătură rețelei. În ultima etapă, se creează o rețea la nivel de bază, când cartiere întregi sunt conectate la rețea.

Furnizorii de internet formează o rețea folosind tehnologia Ethernet, care permite abonaților să se conecteze la rețea.

Cum funcționează comutatorul?

Astfel, atunci când un pachet de date care este destinat doar unui PC ajunge la unul sau altul port al echipamentului, informația este transmisă adresată portului specificat. Când adresa MAC nu a fost încă determinată, informația este transmisă la interfețele rămase. Localizarea traficului are loc în timpul funcționării dispozitivului de comutare, când tabelul MAC este completat cu adresele necesare.

Caracteristici de setare a parametrilor dispozitivului

Efectuarea modificărilor corespunzătoare la parametrii dispozitivului comutatorului este aceeași pentru fiecare model. Configurarea echipamentului necesită acțiuni pas cu pas:

Creați două porturi VLAN - pentru clienți și pentru gestionarea comutatoarelor. VLAN-urile trebuie să fie desemnate în setări ca porturi de comutare.
Configurați securitatea porturilor, interzicând primirea mai mult de o adresă MAC pe port. Acest lucru va evita transmiterea informațiilor către un alt port. Uneori, domeniul Broadcast al rețelei dvs. de domiciliu poate fuziona cu domeniul furnizorului dvs.
Dezactivați STP pe portul client pentru a preveni alți utilizatori să polueze rețeaua furnizorului cu diverse pachete BPDU.
Configurați parametrul de detectare a buclei inverse. Acest lucru vă va permite să respingeți plăcile de rețea incorecte și defecte și să nu interferați cu activitatea utilizatorilor conectați la port.
Creați și configurați un parametru acl pentru a interzice pachetele non-PPPoE să intre în rețeaua utilizatorului. Pentru a face acest lucru, în setări trebuie să blocați protocoalele inutile, cum ar fi DCHP, ARP, IP. Astfel de protocoale sunt concepute pentru a permite utilizatorilor să comunice direct, ocolind protocoalele PPPoE.
Creați un acl care respinge pachetele PPPoE RADO care provin de la porturile client.
Activați Storm Control, care vă va permite să luptați împotriva inundațiilor multicast și difuzate. Acest parametru ar trebui să blocheze traficul non-PPPoE.

Dacă ceva nu merge bine, atunci merită să verificați PPPoE, care poate fi atacat de viruși sau pachete de date false. Din cauza lipsei de experiență și a ignoranței, utilizatorii pot configura incorect ultimul parametru și apoi trebuie să contacteze furnizorul de servicii de internet pentru ajutor.

Cum se conectează comutatorul?

Crearea unei rețele locale de computere sau laptopuri necesită utilizarea unui comutator de rețea - un comutator. Înainte de a configura echipamentul și de a crea configurația de rețea dorită, are loc procesul de implementare fizică a rețelei. Aceasta înseamnă că se creează o conexiune între comutator și computer. Pentru a face acest lucru, ar trebui să utilizați un cablu de rețea.

Conexiunile între nodurile de rețea se realizează folosind un cablu de corecție - un tip special de cablu de comunicație de rețea realizat pe baza perechii răsucite. Este recomandat să achiziționați un cablu de rețea de la un magazin specializat pentru ca procesul de conectare să decurgă fără probleme.

Puteți configura comutatorul în două moduri:

Prin portul de consolă, care este destinat efectuării setărilor inițiale ale comutatorului.
Prin intermediul unui port Ethernet universal.

Alegerea metodei de conectare depinde de interfața echipamentului. Conectarea prin portul consolei nu consumă nicio lățime de bandă a comutatorului. Acesta este unul dintre avantaje aceasta metoda conexiuni.

Trebuie să lansați emulatorul de terminal VT 100, apoi să selectați parametrii de conectare în conformitate cu denumirile din documentație. Când are loc conexiunea, utilizatorul sau angajatul companiei de Internet introduce un login și o parolă.

Pentru a vă conecta prin portul Ethernet, veți avea nevoie de o adresă IP, care este indicată în documentele dispozitivului sau solicitată de la furnizorul dumneavoastră.

Când setările sunt făcute și comutatorul este creat folosind rețea de calculatoare, utilizatorii de pe PC-urile sau laptopurile lor ar trebui să poată accesa Internetul fără probleme.

Atunci când alegeți un dispozitiv pentru a crea o rețea, trebuie să luați în considerare câte computere vor fi conectate la acesta, care este viteza porturilor și cum funcționează. Furnizorii moderni folosesc tehnologia Ethernet pentru conectare, care vă permite să obțineți o rețea de mare viteză folosind un singur cablu.

18.03.1997 Dmitri Ganzha

Comutatoarele ocupă un loc central în rețelele locale moderne. TIPURI DE COMUTARE HUBURI DE COMUTARE METODE DE PROCESARE A PACHETELOR ARHITECTURA RISC ȘI ASIC A COMUTATORILOR DE CLASĂ ÎNALTĂ CONSTRUIREA REȚELELOR VIRTUALE CONCLUZIE DE COMUTARE DE NIVEL AL TREILEA Comutarea este una dintre cele mai populare tehnologii moderne.

Comutatoarele ocupă un loc central în rețelele locale moderne.

Comutarea este una dintre cele mai populare tehnologii moderne. Switch-urile înlocuiesc podurile și routerele la periferia rețelelor locale, lăsând în urma lor rolul de a organiza comunicarea prin retea globala. Această popularitate a comutatoarelor se datorează în primul rând faptului că permit, prin microsegmentare, creșterea performanței rețelei în comparație cu rețelele partajate cu aceeași lățime de bandă nominală. Pe lângă împărțirea rețelei în segmente mici, comutatoarele fac posibilă organizarea dispozitivelor conectate în rețele logice și regruparea cu ușurință a acestora atunci când este necesar; cu alte cuvinte, vă permit să creați rețele virtuale.

Ce este un comutator? Conform definiției IDC, „un comutator este un dispozitiv proiectat sub forma unui hub și care acționează ca o punte multiport de mare viteză; mecanismul de comutare încorporat permite segmentarea rețelei locale și alocarea lățimii de bandă stațiilor finale din reţea” (vezi articolul lui M. Kulgin „Construiţi o reţea, plantaţi un copac...” în numărul din februarie LAN). Cu toate acestea, această definiție se aplică în primul rând comutatoarelor de cadru.

TIPURI DE COMUTARE

Comutarea se referă de obicei la patru tehnologii diferite - comutarea configurației, comutarea cadru, comutarea celulei și conversia cadru-la-celulă.

Comutarea configurației este cunoscută și sub denumirea de comutare de port, în care un anumit port de pe un modul smart hub este atribuit unuia dintre segmentele Ethernet interne (sau Token Ring). Această atribuire se face de la distanță prin gestionarea rețelei software atunci când utilizatorii și resursele se alătură sau se mută în rețea. Spre deosebire de alte tehnologii de comutare, această metodă nu îmbunătățește performanța rețelei LAN partajate.

Comutarea cadrelor sau comutarea LAN utilizează formate standard Ethernet (sau Token Ring). Fiecare cadru este procesat de cel mai apropiat comutator și transmis în continuare prin rețea direct către destinatar. Ca rezultat, rețeaua se transformă într-un set de canale directe paralele de mare viteză. Vom analiza mai jos cum se realizează comutarea cadrului în interiorul unui comutator folosind exemplul unui hub de comutare.

Comutarea celulelor este utilizată în ATM. Utilizarea celulelor mici cu lungime fixă face posibilă crearea unor structuri de comutare cu costuri reduse și de mare viteză la nivel hardware. Atât comutatoarele cadru, cât și comutatoarele mesh pot accepta mai multe grupuri de lucru independente, indiferent de conexiunea lor fizică (consultați secțiunea „Construirea rețelelor virtuale”).

Conversia dintre cadre și celule permite, de exemplu, unei stații cu un card Ethernet să comunice direct cu dispozitivele dintr-o rețea ATM. Această tehnologie este folosită pentru a emula o rețea locală.

În această lecție vom fi interesați în primul rând de comutarea cadrelor.

HUBURI DE COMUTARE

Primul hub de comutare, numit EtherSwictch, a fost introdus de Kalpana. Acest hub a făcut posibilă reducerea conflictelor de rețea prin reducerea numărului de noduri dintr-un segment logic folosind tehnologia de microsegmentare. În esență, numărul de stații dintr-un segment a fost redus la două: stația care inițiază cererea și stația care răspunde la cerere. Nicio altă stație nu vede informațiile transmise între ei. Pachetele sunt transmise ca printr-un bridge, dar fără întârzierea inerentă unui bridge.

Într-o rețea Ethernet comutată, fiecare membru al unui grup de mai mulți utilizatori poate fi garantat simultan debitului 10 Mbit/s. Cel mai bun mod de a înțelege cum funcționează un astfel de concentrator este prin analogie cu un comutator telefonic vechi obișnuit, în care participanții la dialog sunt conectați. cablu coaxial. Când un abonat a sunat „eternul” 07 și a cerut să fie conectat la un astfel de număr, operatorul a verificat în primul rând dacă linia este disponibilă; dacă da, a conectat participanții direct folosind o bucată de cablu. Nimeni altcineva (cu excepția serviciilor de informații, desigur) nu le-a putut auzi conversația. După încheierea convorbirii, operatorul a deconectat cablul de la ambele porturi și a așteptat următorul apel.

Hub-urile de comutare funcționează într-un mod similar (vezi Figura 1): transmit pachetele de la un port de intrare la un port de ieșire prin intermediul fabricii de comutare. Când un pachet ajunge la un port de intrare, comutatorul își citește adresa MAC (adică adresa de nivel 2) și este imediat redirecționat către portul asociat cu adresa respectivă. Dacă portul este ocupat, pachetul este plasat într-o coadă. În esență, o coadă este un buffer pe un port de intrare unde pachetele așteaptă ca portul dorit să devină liber. Cu toate acestea, metodele de tamponare sunt ușor diferite.

Poza 1.
Hub-urile de comutare funcționează similar cu comutatoarele de telefon mai vechi: conectează un port de intrare direct la un port de ieșire printr-o țesătură de comutare.

METODE DE PRELUCRARE A PACHETELOR

În comutarea end-to-end (numită și comutare în timpul zborului și comutare fără buffer), comutatorul citește doar adresa pachetului de intrare. Pachetul este transmis în continuare indiferent de absența sau prezența erorilor în el. Acest lucru poate reduce semnificativ timpul de procesare a pachetelor, deoarece sunt citiți doar primii câțiva octeți. Prin urmare, este la latitudinea părții care primește să identifice pachetele defecte și să solicite retransmiterea acestora. Cu toate acestea, sistemele moderne de cablu sunt suficient de fiabile încât nevoia de retransmisie pe multe rețele este minimă. Cu toate acestea, nimeni nu este imun la erori în cazul deteriorării cablului, defecțiunilor card de retea sau interferențe de la o sursă electromagnetică externă.

La comutarea cu buffering intermediar, comutatorul, care primește un pachet, nu îl transmite mai departe până nu îl citește complet, sau cel puțin citește toate informațiile de care are nevoie. Nu numai că determină adresa destinatarului, dar verifică și suma de control, adică poate tăia pachetele defecte. Acest lucru vă permite să izolați segmentul care produce erori. Astfel, comutarea buffer-and-forward accentuează mai degrabă fiabilitatea decât viteza.

În afară de cele două de mai sus, unele comutatoare folosesc o metodă hibridă. În condiții normale, acestea oferă comutare de la capăt la capăt, dar monitorizează numărul de erori prin verificarea sumelor de control. Dacă numărul de erori atinge un prag specificat, acestea intră în modul de comutare cu buffering direct. Când numărul de erori scade la un nivel acceptabil, acestea revin la modul de comutare de la capăt la capăt. Acest tip de comutare se numește comutare de prag sau adaptivă.

RISC ȘI ASIC

Adesea, comutatoarele buffer-forward sunt implementate folosind procesoare RISC standard. Un avantaj al acestei abordări este că este relativ ieftină în comparație cu comutatoarele ASIC, dar nu este foarte bună pentru aplicații specializate. Comutarea în astfel de dispozitive se realizează folosind software, prin urmare, funcționalitatea acestora poate fi modificată prin actualizarea software-ului instalat. Dezavantajul lor este că sunt mai lente decât comutatoarele bazate pe ASIC.

Comutatoarele cu circuite integrate ASIC sunt proiectate pentru a îndeplini sarcini specializate: toată funcționalitatea lor este „conectată” în hardware. Există, de asemenea, un dezavantaj al acestei abordări: atunci când este necesară modernizarea, producătorul este obligat să refacă circuitul. ASIC-urile oferă de obicei comutare end-to-end. Comutatorul ASIC creează căi fizice dedicate între un port de intrare și un port de ieșire, așa cum se arată în .

ARHITECTURA COMRUPĂTOARELOR DE CLASĂ ÎNALTĂ

Comutatoarele high-end sunt de obicei modulare și pot efectua atât comutarea de pachete, cât și de celulă. Modulele unui astfel de comutator efectuează comutarea între rețele tipuri diferite, inclusiv Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI și ATM. În acest caz, mecanismul principal de comutare în astfel de dispozitive este structura de comutare ATM. Ne vom uita la arhitectura unor astfel de dispozitive folosind Bay Networks Centillion 100 ca exemplu.

Comutarea se realizează folosind următoarele trei componente hardware (vezi Figura 2):

Backplane ATM pentru transfer de celule de ultra-înaltă viteză între module;

un circuit integrat CellManager cu destinație specială pe fiecare modul pentru a controla transferul celulelor pe backplane;

un circuit integrat SAR cu scop special pe fiecare modul pentru a converti cadrele în celule și invers.

(1x1)

Figura 2.
Comutarea celulelor este din ce în ce mai utilizată în comutatoarele de ultimă generație datorită vitezei mari și ușurinței de migrare la ATM.

Fiecare modul de comutare are porturi I/O, memorie tampon și un ASIC CellManager. În plus, fiecare modul LAN are, de asemenea, un procesor RISC pentru a efectua comutarea cadrelor între porturile locale și un asamblator/dezasamblator de pachete pentru a converti cadrele și celulele unele în altele. Toate modulele pot comuta independent între porturile lor, astfel încât doar traficul destinat altor module să fie trimis prin backplane.

Fiecare modul își menține propriul tabel de adrese, iar procesorul principal de control le combină într-un singur tabel comun, astfel încât un modul individual să poată vedea rețeaua ca întreg. Dacă, de exemplu, un modul Ethernet primește un pachet, acesta determină cui este adresat pachetul. Dacă adresa se află în tabelul de adrese locale, atunci procesorul RISC comută pachetul între porturile locale. Dacă destinația este pe alt modul, atunci asamblatorul/dezasamblatorul convertește pachetul în celule. CellManager specifică o mască de destinație pentru a identifica modulul (modulele) și portul (porturile) către care este destinată sarcina utilă a celulelor. Orice modul al cărui bit de mască de placă este specificat în masca de destinație copiază celula în memoria locală și transmite datele la portul de ieșire corespunzător în conformitate cu biții de mască de port specificați.

CONSTRUIREA REȚELE VIRTUALE

Pe lângă creșterea productivității, comutatoarele vă permit să creați rețele virtuale. Una dintre metodele de creare a unei rețele virtuale este crearea unui domeniu de difuzare printr-o conexiune logică de porturi din infrastructura fizică a unui dispozitiv de comunicație (aceasta poate fi fie un hub inteligent - comutare de configurare, fie un comutator - comutare de cadru). De exemplu, porturile impare ale unui dispozitiv cu opt porturi sunt alocate unei rețele virtuale, iar porturile pare sunt alocate unei alte rețele. Ca rezultat, o stație dintr-o rețea virtuală devine izolată de stațiile din alta. Dezavantajul acestei metode de organizare a unei rețele virtuale este că toate stațiile conectate la același port trebuie să aparțină aceleiași rețele virtuale.

O altă metodă de creare a unei rețele virtuale se bazează pe adresele MAC ale dispozitivelor conectate. Cu această metodă de organizare a unei rețele virtuale, orice angajat se poate conecta, de exemplu, al lui laptop la orice port de comutare și va determina automat dacă utilizatorul său aparține unei anumite rețele virtuale pe baza adresei MAC. Această metodă permite, de asemenea, utilizatorilor conectați la același port de comutare să aparțină unor rețele virtuale diferite. Pentru mai multe informații despre rețelele virtuale, consultați articolul lui A. Avduevsky „Astfel de rețele virtuale reale” din numărul din martie a revistei LAN pentru acest an.

NIVELUL 3 COMUTARE

Cu toate avantajele lor, comutatoarele au un dezavantaj semnificativ: nu sunt capabile să protejeze rețeaua de avalanșe de pachete de difuzare, iar acest lucru duce la încărcare neproductivă a rețelei și la creșterea timpului de răspuns. Routerele pot monitoriza și filtra traficul de difuzare inutil, dar sunt cu ordine de mărime mai lente. Astfel, conform documentației Case Technologies, performanța tipică a unui router este de 10.000 de pachete pe secundă, iar aceasta nu poate fi comparată cu același indicator al unui comutator - 600.000 de pachete pe secundă.

Ca rezultat, mulți producători au început să construiască capabilități de rutare în comutatoare. Pentru a preveni încetinirea semnificativă a comutatorului, utilizați diverse metode: De exemplu, atât comutarea Layer 2 cât și Layer 3 sunt implementate direct în hardware (în ASIC-uri). Diverși producători Această tehnologie este numită diferit, dar scopul este același: comutatorul de rutare trebuie să îndeplinească funcții de nivel al treilea la aceeași viteză ca și funcțiile de nivel al doilea. Un factor important este prețul unui astfel de dispozitiv pe port: ar trebui să fie, de asemenea, mic, ca cel al switch-urilor (vezi articolul lui Nick Lippis în numărul următor al revistei LAN).

CONCLUZIE

Comutatoarele sunt atât structural, cât și funcțional foarte diverse; Este imposibil să acoperiți toate aspectele lor într-un articol scurt. În următorul tutorial, vom arunca o privire mai atentă asupra comutatoarelor ATM.

Dmitry Ganzha este editorul executiv al LAN. El poate fi contactat la: [email protected].

Comutatoare în rețeaua locală

Cum să alegi un comutator având în vedere varietatea existentă? Funcționalitatea modelelor moderne este foarte diferită. Puteți achiziționa fie un comutator simplu neadministrat, fie un comutator gestionat multifuncțional, care nu este mult diferit de un router cu drepturi depline. Un exemplu al acestuia din urmă este Mikrotik CRS125-24G-1S-2HND-IN de la noua linie Cloud Router Switch. În consecință, prețul unor astfel de modele va fi mult mai mare.

Prin urmare, atunci când alegeți un comutator, în primul rând, trebuie să decideți care dintre funcțiile și parametrii comutatoarelor moderne aveți nevoie și pentru care nu ar trebui să plătiți în exces. Dar mai întâi, puțină teorie.

Tipuri de comutatoare

Cu toate acestea, dacă comutatoarele gestionate anterior diferă de cele neadministrate, inclusiv o gamă mai largă de funcții, acum diferența poate fi doar în posibilitatea sau imposibilitatea telecomandă dispozitiv. În rest - chiar și cel mult modele simple Producătorii adaugă funcționalități suplimentare, deseori crescându-și costul.

Prin urmare, pe acest moment Clasificarea comutatoarelor după nivel este mai informativă.

Schimbați nivelurile

Pentru a alege un comutator care se potrivește cel mai bine nevoilor noastre, trebuie să-i cunoaștem nivelul. Această setare este determinată în funcție de modelul de rețea OSI (transfer de date) utilizat de dispozitiv.

Dispozitive primul nivel, folosind fizic transmisia de date aproape că a dispărut de pe piață. Dacă altcineva își amintește hub-urile, atunci acesta este doar un exemplu de nivel fizic când informațiile sunt transmise într-un flux continuu.
Nivelul 2. Aproape toate comutatoarele negestionate se încadrează în această categorie. Asa numitul canal model de rețea. Dispozitivele împart informațiile primite în pachete (cadre) separate, le verifică și le trimit către un anumit dispozitiv destinatar. Baza pentru distribuirea informațiilor în comutatoarele de nivel al doilea sunt adresele MAC. Din acestea, comutatorul alcătuiește un tabel de adrese, amintindu-și ce port corespunde cărei adrese MAC. Ei nu înțeleg adresele IP.

Nivelul 3. Alegând un astfel de comutator, obțineți un dispozitiv care funcționează deja cu adrese IP. De asemenea, suportă multe alte posibilități de lucru cu date: conversia adreselor logice în cele fizice, protocoale de rețea IPv4, IPv6, IPX etc., pptp, pppoe, conexiuni vpn și altele. Pe al treilea, reţea nivel de transmisie a datelor, aproape toate routerele și cea mai „avansată” parte a comutatoarelor funcționează.

Nivelul 4. Modelul de rețea OSI folosit aici se numește transport. Nici măcar toate routerele nu sunt lansate cu suport pentru acest model. Distribuția traficului are loc la un nivel inteligent - dispozitivul este capabil să lucreze cu aplicații și, pe baza antetelor pachetelor de date, să le trimită la adresa dorită. În plus, protocoalele de nivel de transport, cum ar fi TCP, garantează fiabilitatea livrării pachetelor, păstrarea unei anumite secvențe a transmisiei lor și sunt capabile să optimizeze traficul.

Selectați un comutator - citiți caracteristicile

Cum să alegi un comutator pe baza parametrilor și funcțiilor? Luați în considerare ce se înțelege prin unele dintre denumirile utilizate în mod obișnuit în specificații. Parametrii de bază includ:

Numărul de porturi. Numărul lor variază de la 5 la 48. Atunci când alegeți un comutator, este mai bine să oferiți o marjă pentru extinderea ulterioară a rețelei.

Rata de date de bază. Cel mai adesea, vedem denumirea 10/100/1000 Mbps - vitezele pe care le suportă fiecare port al dispozitivului. Adică, comutatorul selectat poate funcționa la 10 Mbps, 100 Mbps sau 1000 Mbps. Există destul de multe modele care sunt echipate atât cu porturi gigabit, cât și 10/100 Mb/s. Cele mai multe switch-uri moderne funcționează conform standardului IEEE 802.3 Nway, detectând automat vitezele portului.

Lățimea de bandă și lățimea de bandă internă. Prima valoare, numită și matricea de comutare, este cantitatea maximă de trafic care poate fi trecută prin comutator pe unitatea de timp. Se calculează foarte simplu: număr de porturi x viteza portului x 2 (duplex). De exemplu, un comutator gigabit cu 8 porturi are un debit de 16 Gbps.
Debitul intern este de obicei indicat de producător și este necesar doar pentru comparație cu valoarea anterioară. Dacă lățimea de bandă internă declarată este mai mică decât cea maximă, dispozitivul nu va face față bine sarcinilor grele, va încetini și va îngheța.

Detectare automată MDI/MDI-X. Aceasta este auto-detecție și suport pentru ambele standarde prin care perechea torsadată a fost sertizată, fără a fi nevoie de control manual al conexiunilor.

Sloturi de extensie. Conectivitate interfețe suplimentare, de exemplu, optice.

Dimensiunea tabelului de adrese MAC. Pentru a selecta un comutator, este important să calculați în avans dimensiunea tabelului de care aveți nevoie, de preferință ținând cont de extinderea viitoare a rețelei. Dacă nu există suficiente intrări în tabel, comutatorul va scrie altele noi peste cele vechi, iar acest lucru va încetini transferul de date.

Factor de formă. Comutatoarele sunt disponibile în două tipuri de carcasă: desktop/montate pe perete și montate pe rack. În acest din urmă caz, dimensiunea standard a dispozitivului este de 19 inci. Urechile speciale pentru montarea pe rack pot fi detașabile.

Selectăm un comutator cu funcțiile de care avem nevoie pentru a lucra cu traficul

Controlul debitului ( Controlul debitului, protocol IEEE 802.3x). Oferă coordonarea trimiterii și primirii datelor între dispozitivul de trimitere și comutator la sarcini mari, pentru a evita pierderea pachetelor. Funcția este susținută de aproape fiecare comutator.

Cadru Jumbo- pachete extinse. Folosit pentru viteze de la 1 Gbit/sec și mai mare, vă permite să accelerați transferul de date prin reducerea numărului de pachete și a timpului de procesare a acestora. Funcția se găsește în aproape fiecare comutator.

Moduri Full-duplex și Half-duplex. Aproape toate switch-urile moderne acceptă negocierea automată între semi-duplex și full-duplex (transmiterea datelor într-o singură direcție, transferul datelor în ambele direcții în același timp) pentru a evita problemele în rețea.

Prioritizarea traficului (standard IEEE 802.1p)- dispozitivul poate identifica pachete mai importante (de exemplu, VoIP) și le poate trimite mai întâi. Atunci când alegeți un comutator pentru o rețea în care o parte semnificativă a traficului va fi audio sau video, ar trebui să acordați atenție acestei funcții

A sustine VLAN(standard IEEE 802.1q). VLAN este un mijloc convenabil pentru delimitarea secțiunilor separate: rețeaua internă a unei întreprinderi și rețeaua publică pentru clienți, diverse departamente etc.

Pentru a asigura securitatea în cadrul rețelei, controlați sau verificați performanța echipamentelor de rețea, se poate folosi oglindirea (duplicarea traficului). De exemplu, toate informațiile primite sunt trimise la un singur port pentru verificare sau înregistrare de către un anumit software.

Port forwarding. Este posibil să aveți nevoie de această funcție pentru a implementa un server cu acces la Internet sau pentru jocuri online.

Protecție buclă - funcții STP și LBD. Deosebit de important atunci când alegeți comutatoare neadministrate. Este aproape imposibil să detectați bucla formată în ele - o secțiune în buclă a rețelei, cauza multor erori și înghețari. LoopBack Detection blochează automat portul în care a avut loc o buclă. Protocolul STP (IEEE 802.1d) și descendenții săi mai avansati - IEEE 802.1w, IEEE 802.1s - acționează puțin diferit, optimizând rețeaua pentru o structură arborescentă. Inițial, structura prevede ramuri de rezervă, bucle. Sunt dezactivate în mod implicit, iar comutatorul le pornește numai atunci când există o pierdere pe unele dintre liniile principale.

agregare de legături (IEEE 802.3ad). Mărește debitul canalului prin combinarea mai multor porturi fizice într-unul logic. Debitul maxim conform standardului este de 8 Gbit/sec.

Stivuire. Fiecare producător are propriul design de stivuire, dar, în general, această caracteristică se referă la combinația virtuală de mai multe comutatoare într-o singură unitate logică. Scopul stivuirii este de a obține cantitate mare porturi decât este posibil atunci când utilizați un comutator fizic.

Comutați funcțiile pentru monitorizare și depanare

Multe întrerupătoare detectează o conexiune defectuoasă a cablului, de obicei atunci când dispozitivul este pornit, precum și tipul de defecțiune - un fir rupt, scurt circuitși așa mai departe. De exemplu, D-Link oferă indicatori speciali pentru caz:

Protecție împotriva traficului de viruși (Safeguard Engine). Tehnica vă permite să creșteți stabilitatea de funcționare și să protejați procesorul central de supraîncărcările cu traficul „gunoi” al programelor de virus.

Caracteristici de putere

Economie de energie.Cum să alegi un comutator care te va economisi energie? fiţi atenție pentru prezența funcțiilor de economisire a energiei. Unii producători, cum ar fi D-Link, produc comutatoare cu reglare a consumului de energie. De exemplu, un comutator inteligent monitorizează dispozitivele conectate la acesta și, dacă oricare dintre ele nu funcționează în acest moment, portul corespunzător este pus în „modul de repaus”.

Alimentare prin Ethernet (PoE, standard IEEE 802.af). Un comutator care utilizează această tehnologie poate alimenta dispozitivele conectate la acesta prin cabluri cu perechi răsucite.

Protecție la trăsnet încorporată. Foarte funcția necesară, totuși, trebuie să ne amintim că astfel de întrerupătoare trebuie să fie împământate, altfel protecția nu va funcționa.

site-ul web

Comutați unul dintre dispozitive critice utilizat la construirea unei rețele locale. În acest articol vom vorbi despre ce sunt comutatoarele și ne vom concentra pe caracteristicile importante care trebuie luate în considerare atunci când alegeți un comutator de rețea locală.

Mai întâi, să ne uităm la diagrama bloc generală pentru a înțelege ce loc ocupă comutatorul în rețeaua locală a întreprinderii.

Imaginea de mai sus arată cele mai comune schema structurala rețea locală mică. De regulă, comutatoarele de acces sunt utilizate în astfel de rețele locale.

Comutatoarele de acces sunt conectate direct la utilizatorii finali, oferindu-le acces la resursele rețelei locale.

Cu toate acestea, în rețelele locale mari, comutatoarele îndeplinesc următoarele funcții:

Nivel de acces la rețea. După cum sa menționat mai sus, comutatoarele de acces oferă puncte de conectare pentru dispozitivele utilizatorului final. În rețelele locale mari, cadrele comutatoarelor de acces nu comunică între ele, ci sunt transmise prin comutatoare de distribuție.

Nivel de distribuție. Comutatoarele la acest nivel redirecționează traficul între comutatoarele de acces, dar nu interacționează cu utilizatorii finali.

Nivelul nucleului de sistem. Dispozitive de acest tip combină canalele de transmisie a datelor de la comutatoarele de nivel de distribuție în rețele locale teritoriale mari și asigură comutarea cu viteză foarte mare a fluxurilor de date.

Comutatoarele sunt:

Comutatoare negestionate. Acestea sunt dispozitive autonome obișnuite dintr-o rețea locală care gestionează transmisia de date în mod independent și nu au capacitatea setari aditionale. Datorită ușurinței de instalare și prețului scăzut, acestea sunt utilizate pe scară largă pentru instalarea acasă și în întreprinderile mici.

Comutatoare gestionate. Dispozitive mai avansate și mai scumpe. Acestea permit administratorului de rețea să le configureze în mod independent pentru sarcini specificate.

Comutatoarele gestionate pot fi configurate în unul dintre următoarele moduri:

Prin portul de consolă Prin interfața WEB

Prin Telnet Prin protocol SNMP

Prin SSH

Schimbați nivelurile

Toate comutatoarele pot fi împărțite în niveluri de model OSI . Cu cât este mai mare acest nivel, cu atât mai mari sunt capabilitățile comutatorului, cu toate acestea, costul său va fi semnificativ mai mare.

Comutatoare de nivel 1. LA acest nivel Acestea includ hub-uri, repetoare și alte dispozitive care funcționează la nivel fizic. Aceste dispozitive au fost prezente în zorii dezvoltării Internetului și nu sunt utilizate în prezent în rețeaua locală. După ce a primit un semnal, un dispozitiv de acest tip pur și simplu îl transmite mai departe către toate porturile, cu excepția portului expeditor

Comutatoare de nivel 22) . Acest nivel include comutatoare negestionate și unele gestionate ( intrerupator ) lucrând la nivelul de legătură al modelului OSI . Comutatoarele de nivel al doilea funcționează cu cadre - cadre: un flux de date împărțit în porțiuni. După ce a primit cadrul, comutatorul de nivel 2 citește adresa expeditorului din cadru și o introduce în tabelul său MAC adrese, potrivind această adresă cu portul pe care a primit acest cadru. Datorită acestei abordări, Layer 2 comută datele înainte numai către portul de destinație, fără a crea trafic în exces pe alte porturi. Comutatoarele de nivel 2 nu înțeleg IP adrese situate la al treilea nivel de rețea al modelului OSI și funcționează numai la nivel de link.

Switch-urile de nivel 2 acceptă cele mai comune protocoale, cum ar fi:

IEEE 802.1 q sau VLAN rețele locale virtuale. Acest protocol vă permite să creați rețele logice separate în cadrul aceleiași rețele fizice.

De exemplu, dispozitivele conectate la același comutator, dar situate în diferite VLAN nu se vor vedea și vor putea transmite date numai în propriul domeniu de difuzare (dispozitive din același VLAN). Între ele, calculatoarele din figura de mai sus vor putea transfera date folosind un dispozitiv care operează la al treilea nivel cu IP adrese: router.

IEEE 802.1p (etichete prioritare ). Acest protocol este prezent în mod nativ în protocol IEEE 802.1 q și este un câmp de 3 biți de la 0 la 7. Acest protocol vă permite să marcați și să sortați tot traficul după importanță prin setarea priorităților (prioritate maximă 7). Cadrele cu prioritate mai mare vor fi redirecționate mai întâi.

Protocolul IEEE 802.1d Spanning Tree (STP).Acest protocol construiește o rețea locală sub forma unei structuri arborescente pentru a evita buclele de rețea și pentru a preveni formarea unei furtuni de rețea.

Să presupunem că rețeaua locală este instalată sub formă de inel pentru a crește toleranța la erori a sistemului. Comutatorul cu cea mai mare prioritate în rețea este selectat ca comutator rădăcină.În exemplul de mai sus, SW3 este rădăcina. Fără să se aprofundeze în algoritmii de execuție a protocolului, comutatoarele calculează calea cu costul maxim și o blochează. De exemplu, în cazul nostru, cea mai scurtă cale de la SW3 la SW1 și SW2 va fi prin propriile interfețe dedicate (DP) Fa 0/1 și Fa 0/2. În acest caz, prețul implicit al căii pentru interfața de 100 Mbit/s va fi 19. Interfața Fa 0/1 a comutatorului de rețea locală SW1 este blocată deoarece prețul total al căii va fi suma a două tranziții între interfețele de 100 Mbit/s 19+19=38.

Dacă ruta de lucru este deteriorată, comutatoarele vor recalcula calea și vor debloca acest port

IEEE 802.1w Protocol rapid spanning tree (RSTP).Standard 802.1 îmbunătățit d , care are stabilitate mai mare și timp de recuperare mai scurt al liniei de comunicație.

Protocol IEEE 802.1s Multiple spanning tree.Cea mai recentă versiune, ținând cont de toate deficiențele protocoalelor STP și RSTP.

IEEE 802.3ad agregare de legături pentru legătura paralelă.Acest protocol vă permite să combinați porturile în grupuri. Viteza totală a unui anumit port de agregare va fi suma vitezelor fiecărui port din acesta.Viteza maximă este determinată de standardul IEEE 802.3ad și este de 8 Gbit/s.

Comutatoare de nivel 3 (strat3) . Aceste dispozitive sunt numite și multiswitch-uri, deoarece combină capacitățile comutatoarelor care funcționează la al doilea nivel și ale routerelor care funcționează cu IP pachete la nivelul al treilea.Switch-urile Layer 3 acceptă pe deplin toate caracteristicile și standardele switch-urilor Layer 2. Dispozitivele din rețea pot fi accesate folosind adrese IP. Un comutator de nivel 3 acceptă stabilirea diferitelor conexiuni: l 2 tp, pptp, pppoe, vpn etc.

Comutatoare Layer 4 (Layer 4) . Dispozitive de nivel L4 care funcționează la modelul stratului de transport OSI . Responsabil pentru asigurarea fiabilității transmisiei datelor. Aceste comutatoare pot, pe baza informațiilor din antetele pachetelor, să înțeleagă identitatea traficului aplicatii diferiteși luați decizii cu privire la redirecționarea unui astfel de trafic pe baza acestor informații. Numele acestor dispozitive nu este stabilit; uneori ele sunt numite întrerupătoare inteligente sau întrerupătoare L4.

Principalele caracteristici ale comutatoarelor

Numărul de porturi. În prezent, există switch-uri cu un număr de porturi de la 5 la 48. Numărul de dispozitive de rețea care pot fi conectate la un anumit switch depinde de acest parametru.

De exemplu, atunci când construim o rețea locală mică de 15 computere, vom avea nevoie de un comutator cu 16 porturi: 15 pentru conectarea dispozitivelor finale și unul pentru instalarea și conectarea unui router pentru a accesa Internetul.

Rata de transfer de date. Aceasta este viteza cu care funcționează fiecare port de comutare. De obicei, vitezele sunt specificate după cum urmează: 10/100/1000 Mbit/s. Viteza portului este determinată în timpul negocierii automate cu dispozitivul final. Pe comutatoarele gestionate, acest parametru poate fi configurat manual.

De exemplu : Dispozitiv client Un PC cu o placă de rețea de 1 Gbps este conectat la un port de comutare cu o viteză de operare de 10/100 Mbps c . Ca rezultat al negocierii automate, dispozitivele sunt de acord să utilizeze viteza maximă posibilă de 100 Mbps.

Negociere porturi automateîntre Full – duplex și semi – duplex. Full-duplex: Transferul de date se realizează simultan în două direcții. semi-duplex Transmiterea datelor se realizează mai întâi într-o direcție, apoi în cealaltă direcție secvenţial.

Lățimea de bandă internă a materialului. Acest parametru arată care viteza totala Comutatorul poate procesa date de la toate porturile.

De exemplu: pe o rețea locală există un switch cu 5 porturi care funcționează la o viteză de 10/100 Mbit/s. ÎN specificatii tehnice parametrul matricei de comutare este de 1 Gbit/ c . Aceasta înseamnă că fiecare port este în Full-duplex poate funcționa la o viteză de 200 Mbit/ c (recepție 100 Mbit/s și transmisie 100 Mbit/s). Să presupunem că parametrul acestei matrice de comutare este mai mic decât cel specificat. Aceasta înseamnă că în timpul sarcinilor de vârf, porturile nu vor putea funcționa la viteza declarată de 100 Mbit/s.

Negociere tip cablu MDI/MDI-X automat. Această funcție vă permite să determinați care dintre cele două metode a fost sertizată perechea răsucită EIA/TIA-568A sau EIA/TIA-568B. La instalarea rețelelor locale, schema EIA/TIA-568B este cea mai utilizată.

Stivuire este combinația mai multor comutatoare într-un singur dispozitiv logic. Diferiți producători de comutatoare folosesc propriile tehnologii de stivuire, de ex. c isco folosește tehnologia de stivuire Stack Wise cu o magistrală de 32 Gbps între comutatoare și Stack Wise Plus cu o magistrală de 64 Gbps între comutatoare.

De exemplu, această tehnologie este relevantă în rețelele locale mari, unde este necesar să se conecteze mai mult de 48 de porturi pe baza unui singur dispozitiv.

Montare pentru rack de 19".. În mediile de acasă și în rețelele locale mici, comutatoarele sunt adesea instalate pe suprafețe plane sau montate pe perete, dar prezența așa-numitelor „urechi” este necesară în rețelele locale mai mari în care echipamentele active sunt amplasate în dulapurile serverelor.

Dimensiunea tabelului MACadrese . Un comutator este un dispozitiv care funcționează la nivelul 2 al modelului OSI . Spre deosebire de un hub, care pur și simplu redirecționează cadrul primit către toate porturile, cu excepția portului expeditor, comutatorul învață: își amintește MAC adresa dispozitivului expeditorului, introducerea acestuia, numărul portului și durata de viață a intrării în tabel. Folosind aceasta masa comutatorul nu transmite cadrul către toate porturile, ci numai către portul destinatar. Dacă numărul de dispozitive de rețea din rețeaua locală este semnificativ și dimensiunea tabelului este plină, comutatorul începe să suprascrie intrările mai vechi din tabel și scrie altele noi, ceea ce reduce semnificativ viteza comutatorului.

cadru jumbo . Această caracteristică permite comutatorului să gestioneze pachete de dimensiuni mai mari decât cele definite de standardul Ethernet. După ce fiecare pachet este primit, se petrece ceva timp procesându-l. Când utilizați o dimensiune mărită a pachetului folosind tehnologia Jumbo Frame, puteți economisi timp de procesare a pachetelor în rețelele care utilizează rate de transfer de date de 1 Gb/sec și mai mari. La o viteză mai mică nu există un câștig mare

Comutarea modurilor.Pentru a înțelege principiul de funcționare a modurilor de comutare, luați în considerare mai întâi structura cadrului transmis la nivelul conexiunii de date între dispozitivul de rețea și comutatorul de pe rețeaua locală:

După cum se vede din imagine:

Mai întâi vine preambulul care semnalează începutul transmisiei cadrelor,
Apoi MAC adresa de destinatie ( DA) și MAC adresa expeditorului ( SA)
ID de nivel al treilea: Se utilizează IPv 4 sau IPv 6
Si in sfarsit verifica suma FCS: O valoare CRC de 4 octeți utilizată pentru a detecta erorile de transmisie. Calculat de partea care trimite și plasat în câmpul FCS. Partea care primește calculează această valoare în mod independent și o compară cu valoarea primită.

Acum să ne uităm la modurile de comutare:

Stocare și redirecționare. Acest mod comutarea salvează întregul cadru într-un buffer și verifică câmpul FCS , care se află la sfârșitul cadrului și dacă suma de control a acestui câmp nu se potrivește, aruncă întregul cadru. Ca rezultat, probabilitatea de congestie a rețelei este redusă, deoarece este posibilă eliminarea cadrelor cu erori și întârzierea timpului de transmisie a pachetului. Această tehnologie prezente în întrerupătoarele mai scumpe.

Tăiat prin. Mai mult tehnologie simplă. În acest caz, cadrele pot fi procesate mai rapid, deoarece nu sunt complet salvate în buffer. Pentru analiză, date de la începutul cadrului până la Adresa mac destinație (DA) inclusiv. Comutatorul citește această adresă MAC și o redirecționează către destinație. Dezavantajul acestei tehnologii este că comutatorul în acest caz redirecționează atât pachetele pitice cu o lungime mai mică de intervale de 512 biți, cât și pachetele deteriorate, crescând încărcarea rețelei locale.

Suport tehnologie PoE

Tehnologia Pover over Ethernet vă permite să alimentați dispozitiv de rețea peste acelasi cablu. Această decizie vă permite să reduceți costul instalării suplimentare a liniilor de alimentare.

Există următoarele standarde PoE:

PoE 802.3af acceptă echipamente de până la 15,4 W

PoE 802.3at acceptă echipamente de până la 30W

PoE pasiv

PoE 802.3 af/at are circuite de control inteligente pentru alimentarea cu tensiune a dispozitivului: înainte de a alimenta dispozitivul PoE, sursa standard af/at negociază cu aceasta pentru a evita deteriorarea dispozitivului. PoE pasiv este mult mai ieftin decât primele două standarde; puterea este furnizată direct dispozitivului prin perechi gratuite cablu de rețea fără nicio aprobare.

Caracteristicile standardelor

Standardul PoE 802.3af este acceptat de majoritatea camerelor IP, telefoanelor IP și punctelor de acces ieftine.

Standardul PoE 802.3at este prezent în modelele mai scumpe de camere de supraveghere video IP, unde nu este posibil să se îndeplinească 15,4 W. În acest caz, atât camera video IP, cât și sursa PoE (comutator) trebuie să accepte acest standard.

Sloturi de extensie. Switch-urile pot avea sloturi de expansiune suplimentare. Cele mai comune sunt modulele SFP (Small Form-Factor Pluggable). Transceiver modulare, compacte utilizate pentru transmisia de date într-un mediu de telecomunicații.

Modulele SFP sunt introduse într-un port SFP liber al unui router, comutator, multiplexor sau convertor media. Deși există module SFP Ethernet, cele mai comuneModulele de fibră optică sunt folosite pentru a conecta canalul principal atunci când se transmit date pe distanțe lungi dincolo de standardul Ethernet. Modulele SFP sunt selectate în funcție de distanță și viteza de transfer de date. Cele mai comune sunt modulele SFP cu fibre duale, care folosesc o fibră pentru recepție și cealaltă pentru transmiterea datelor. Cu toate acestea, tehnologia WDM permite transmiterea datelor la diferite lungimi de undă printr-un singur cablu optic.

Modulele SFP sunt:

SX - 850 nm utilizat cu cablu optic multimod pe distanțe de până la 550 m
LX - 1310 nm este utilizat cu ambele tipuri de cablu optic (SM și MM) la o distanță de până la 10 km
BX - 1310/1550 nm este utilizat cu ambele tipuri de cablu optic (SM și MM) la o distanță de până la 10 km
XD - 1550 nm este utilizat cu cablu monomod de până la 40 km, ZX până la 80 km, EZ sau EZX până la 120 km și DWDM

Standardul SFP în sine prevede transmiterea datelor la o viteză de 1 Gbit/s sau la o viteză de 100 Mbit/s. Pentru un transfer mai rapid de date, au fost dezvoltate module SFP+:

Transfer de date SFP+ la 10 Gbps
Transfer de date XFP la 10 Gbps
Transfer de date QSFP+ la 40 Gbps
Transfer de date CFP la 100 Gbps

Cu toate acestea, la viteze mai mari, semnalele sunt procesate la frecvențe înalte. Acest lucru necesită o mai mare disipare a căldurii și, în consecință, dimensiuni mai mari. Prin urmare, de fapt, factorul de formă SFP este încă păstrat doar în modulele SFP+.

Concluzie

Mulți cititori au întâlnit probabil switch-uri neadministrate și switch-uri de nivel 2 administrate cu costuri reduse în rețele locale mici. Cu toate acestea, alegerea comutatoarelor pentru construirea de rețele locale mai mari și complexe din punct de vedere tehnic este cel mai bine lăsată profesioniștilor.

Safe Kuban folosește comutatoare de la următoarele mărci atunci când instalează rețele locale:

Soluție profesională:

Cisco

Qtech

Soluție bugetară

D-Link

Tp-Link

Tenda

Safe Kuban realizează instalarea, punerea în funcțiune și întreținerea rețelelor locale în Krasnodar și în sudul Rusiei.