Сетевой коммутатор это: Что такое сетевой коммутатор и для чего он нужен?

Содержание

Что такое сетевой коммутатор и для чего он нужен?



Сетевой коммутатор — это электронный прибор, объединяющий несколько компьютеров и/или других цифровых устройств в локальную сеть и позволяющий им обмениваться данными. Имеет ещё одно распространённое название — свитч, которое происходит от английского слова switch (коммутатор, переключатель).


Содержание


  •  Что такое свитч простыми словами


  •  Принцип работы коммутатора


  •  Режимы коммутации


  •  Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)


  •  Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)


  •  Как выбрать коммутатор


  •  Базовая скорость передачи


  •  Количество портов


  •  Исполнение (способ установки)


  •  Возможность управления


  •  Поддержка PoE


  •  Наличие портов SFP


  •  Наличие функции энергосбережения


  •  Поддержка VLAN


  •  Наличие функции сегментации трафика


  •  Поддержка стекирования


  •  Наличие защиты от широковещательного шторма

Что такое свитч простыми словами


С каждым годом нас окружает всё больше и больше компьютеров, ноутбуков, мобильных и других цифровых устройств. Они используются дома, в офисах, административных и многих других помещениях. Становится всё более актуальной проблема их соединения для передачи данных — такого, которое избавило бы от необходимости переносить информацию, например, на USB-флешке. В недавнем прошлом её решали с помощью концентраторов, но к настоящему моменту их почти вытеснили более интеллектуальные устройства — сетевые коммутаторы, или свитчи. Говоря простыми словами, это — устройства, позволяющие объединить несколько компьютеров в сеть и играющие в ней роль её ядра. Это действительно удобно, причём в самых разных ситуациях:


  • на предприятии или в офисе, в котором установлено большое количество компьютеров, сетевых принтеров и другой цифровой техники;


  • в небольшой домашней локальной сети — к примеру, состоящей из нескольких компьютеров, ноутбука и современного телевизора;


  • в составе масштабной системы видеонаблюдения с большим количеством камер;


  • в промышленной сети с многочисленными датчиками, контролирующими техпроцессы и передающими данные на диспетчерский пункт;


  • вомногих других случаях.

Принцип работы коммутатора


За вопросом о том, что такое коммутатор, закономерно следует ещё один: по какому принципу он работает? Всё одновременно и просто, и сложно. Свитч получает данные от обращающихся к нему устройств и постепенно заполняет таблицу коммутации их MAC-адресами. При последующих обращениях коммутатор считывает адрес устройства-отправителя, анализирует таблицу коммутации и определяет по ней, на какое устройство нужно переслать данные. Прочие компьютеры при этом не «знают» о факте передачи информации, поскольку она не имеет к ним отношения. Благодаря этому обеспечивается работа сети в так называемом полнодуплексном (full duplex) режиме.


Новый коммутатор на этапе обучения, не обнаруживая в своей таблице MAC-адрес получателя, рассылает данные на все подключенные к нему устройства (разумеется, кроме отправителя). Правильный получатель отвечает коммутатору, и последний создаёт новую запись в таблице коммутации. В дальнейшем свитч, принимая данные с этим же MAC-адресом, «понимает», куда именно их нужно направить, и производит уже не массовую рассылку, но строго адресную отправку. Трафик, таким образом, локализуется, а сеть — разгружается.


Выше был описан принцип действия так называемого неуправляемого коммутатора, который работает на втором (канальном) уровне OSI. Помимо таких, существуют более продвинутые модели, работающие на третьем и четвёртом уровнях. Они значительно функциональнее, поскольку допускают ручное управление (в частности, через интерфейс командной строки), поддерживают QoS, VLAN, зеркалирование, обнаружение штормов трафика, ограничение скоростей передачи данных для разных портов и многие другие полезные функции. Такие устройства включают в состав сложных и разветвлённых сетей — в частности, тех, что развёрнуты на больших предприятиях.

Режимы коммутации


Есть три режима, в которых свитч передаёт данные узлам-адресатам. Ключевые особенности каждого режима — степень надёжности передачи и связанное с ней время ожидания.


Первый режим называется Cut-Through — сквозной. Свитч принимает данные, считывает из них только адрес узла-получателя и без каких-либо дополнительных проверок отправляет их по назначению. Время ожидания в этом случае минимально, но возникает вероятность передачи данных с ошибками.


Второй режим называется Store and Forward — с промежуточным хранением. Коммутатор не только считывает адрес получателя, но и анализирует всю поступившую информацию с целью поиска ошибок. Лишь после этого данные передаются по назначению. Время ожидания в сравнении с предыдущим режимом увеличивается — оно необходимо свитчу для проверки.


Третий режим называется Fragment-Free — бесфрагментный, или гибридный. Он представляет собой сочетание двух описанных выше режимов. Коммутатор принимает кадр данных, считывает адрес получателя, а затем проверяет информацию на предмет ошибок, но не всю, а лишь первые 64 байта. После проверки свитч отправляет данные получателю.


Условия передачи данных непостоянны — они меняются со временем. Полезно иметь коммутатор, в котором реализована адаптивная подстройка под эти условия. В начале работы такое устройство включает сквозной режим коммутации для всех портов. Затем те порты, на которых появляется слишком много ошибок, автоматически переводятся в гибридный (бесфрагментный) режим. Наконец, если и после этого ошибок остаётся слишком много, порты переводятся в режим с промежуточным хранением данных.

Отличие коммутатора (switch) от концентратора (hub)


В недавнем прошлом были широко распространены концентраторы (hub). Эти устройства работают на основе широковещательной модели. Выражаясь проще, концентратор, принимая сетевой трафик, просто рассылает его всем без исключения подключенным к нему устройствам. Функция определения адресата, которая есть в коммутаторе, в нём не реализована, и в этом — основное отличие hub от switch. Широковещательная передача данных таит как минимум два подводных камня: во-первых, она сильно загружает сеть и заметно замедляет передачу данных, во-вторых, она влечёт риск появления большого количества ошибок, особенно — при добавлении в сеть новых компьютеров. Использование сетевых коммутаторов избавляет от этих проблем — и именно поэтому эти устройства к настоящему времени почти вытеснили собой концентраторы.

Отличие коммутатора (switch) от маршрутизатора (router)


Коммутатор более функционален, чем концентратор, но ещё больше функций реализовано в маршрутизаторе (или, как его ещё называют, роутере). Это устройство работает на третьем уровне OSI и отвечает не только за распределение трафика по узлам-адресатам, но и за связь между разными сетями с отличающимися архитектурами. В его память записана таблица маршрутизации, на основе данных из которой router решает, куда следует переслать поступивший пакет данных. Пересылка выполняется в соответствии с правилами, заданными администратором при настройке маршрутизатора.


Роутер позволяет снизить загрузку сети, разделяя её на широковещательные домены и фильтруя пакеты. Он даёт возможность объединить Ethernet-сеть и соединения WAN — например, для организации выхода в Интернет. В этом случае маршрутизатор не только транслирует адреса, но и играет роль межсетевого экрана, обеспечивая тем самым информационную безопасность. По сути, любой маршрутизатор — это миниатюрный компьютер с большим количеством настраиваемых параметров. К слову, именно поэтому роль роутера может играть любой персональный компьютер — при условии, что на нём установлено и настроено специализированное программное обеспечение для маршрутизации.

Как выбрать коммутатор


В продаже представлено великое множество моделей коммутаторов, которые существенно отличаются друг от друга как по функциональности, так и по цене. IT-специалисту нужно знать основные характеристики свитчей (читай — критерии выбора).

Базовая скорость передачи


В большинстве случаев в характеристиках коммутаторов указано сразу несколько значений скорости (пример записи — 10/100 Мбит/сек). Нужно ориентироваться на высшее значение — это максимум для данного устройства. Если данные будут поступать на свитч со скоростью меньшей, чем этот максимум, он автоматически подстроится под неё. Модели верхнего ценового диапазона могут работать на скоростях 10/20/100/200/1000/2000Мбит/сек. Принимайте во внимание особенности вашей сети и характеристики входящих в неё устройств и делайте правильный выбор.

Количество портов


В продаже представлены модели с количеством портов от 5 до 48. Выбирайте свитч с учётом не только фактического количества устройств, которые будут к нему подключены немедленно, но и перспективы расширения сети в будущем. Опыт показывает, что для сетей, развёрнутых дома и в небольших офисах, оптимальны коммутаторы с количеством портов от 5 до 15. Для предприятия подойдёт устройство с количеством портов от 15 до 48.

Исполнение (способ установки)


Производители предлагают:


  • настольные коммутаторы. Это — компактные модели для небольших сетей. Они не вызывают ни малейших сложностей при установке — их можно просто положить на стол;


  • настенные модели. Также сравнительно компактны, однако имеют специальные пазы, позволяющие зафиксировать их на стене. Как показывает опыт, многие настенные свитчи можно и не крепить на вертикальном основании, а просто положить на стол;


  • стоечные коммутаторы. В эту категорию входят наиболее продвинутые модели для предприятий, которые устанавливаются в стандартную 19-дюймовую стойку для телекоммуникационного оборудования.

Возможность управления


Одну категорию образуют неуправляемые коммутаторы. Они не позволяют выполнить тонкую настройку, что минус для крупного предприятия, но плюс для использования дома или в небольшом офисе. Неуправляемые модели, как правило, компактны и имеют невысокую стоимость.



Ко второй категории относятся управляемые модели. Они допускают гибкую настройку с помощью специализированного ПО или web-интерфейса. Администратор может менять многочисленные параметры управляемого коммутатора — приоритеты подключенных устройств, общие параметры сети и другие. Такие модели хорошо подходят для использования в сложных и разветвлённых сетях, однако для их настройки нужны специальные познания и определённый опыт.

Поддержка PoE


 


Выбирайте коммутатор с этой функцией, если вам нужна подача питания к устройствам непосредственно по сетевому кабелю (витой паре). Один из возможных примеров — IP-камеры, включенные в локальную сеть. PoE (Power over Ethernet) — очень удобная функция: она избавляет от необходимости использовать силовые кабели, нисколько не снижая качество передачи данных.

Наличие портов SFP


Свитч с такими портами понадобится, если нужно соединить его с другими коммутаторами или устройствами более высокого уровня. Обратите внимание: SFP — это лишь порт, в него нужно предварительно установить специальный модуль, который, в свою очередь, даст возможность нестандартного подключения (например, по оптоволокну).

Наличие функции энергосбережения



Коммутаторы с такой функцией становятся всё более востребованными — играет роль растущий интерес к защите экологии. Эти интеллектуальные модели следят за подключенными к ним устройствам, выявляют неактивные порты и временно переводят их в спящий режим. Производители утверждают, что функция энергосбережения, реализованная в свитчах, позволяет сэкономить до 80% (!) электроэнергии.

Поддержка VLAN


Выбирайте модель с такой функцией, если нуждаетесь в логическом разграничении отдельных участков локальной сети. Вы сможете создать свои сегменты для разных отделов, подразделений и филиалов компании, организовать сеть общего доступа.

Наличие функции сегментации трафика


Коммутаторы с такой функцией позволяют настраивать порты или их группы так, чтобы они были полностью отделены друг от друга, но при этом имели доступ к серверу.

Поддержка стекирования


Устройство с такой функцией понадобится, если вам нужно создать единый логический коммутатор с количеством портов большим, чем 48. Несложно понять, что поддержка стекирования требуется в масштабных, разветвлённых сетях, развёрнутых на крупных предприятиях.

Наличие защиты от широковещательного шторма


Одно из частных проявлений такого шторма — DDoS-атака на локальную сеть. Если в последнюю входит обычный коммутатор без защиты от широковещательного шторма, в результате атаки вся сеть может попросту «лечь». Модели, в которых такая защита реализована, выявляют флуд и своевременно отсекают его, благодаря чему сеть остаётся стабильной.


 

что это такое, для чего нужны, чем отличаются


Список современного оборудования, использующегося при прокладке сетей достаточно обширен, но «базовыми» устройствами в нем, особенно если речь идет о сетях с большим количеством клиентов, можно считать маршрутизаторы и коммутаторы. О первых мы достаточно подробно рассказали в прошлом материале, поэтому на этот раз поговорим о том, что такое коммутаторы, что делают эти сетевые узлы, а также какие отличия есть между их моделями.

Коммутаторы – что это такое?



Коммутатор (он же Ethernet Switch или просто «свитч») – это отдельный узел, служащий для объединения нескольких устройств в локальную сеть. В отличие от маршрутизатора, подключение производится исключительно по кабелю, то есть, устройство не обеспечивает развертывание беспроводной сети. Собственно, в связи с этим на его панели и располагается большое количество стандартных сетевых разъемов RJ45.


На первый взгляд эта особенность может показаться минусом, так как подключение по Wi-Fi, во-первых, гораздо удобнее, а, во-вторых, позволяет использовать даже такое оборудование, которое не имеет порта для проводного подключения (смартфоны, ультрабуки). На практике же, коммутаторы существуют параллельно с маршрутизаторами и решают несколько другие проблемы. В частности, они могут использоваться:

  • Для организации сетевого подключения в тех случаях, когда требуется высокая стабильность и скорость, которую не всегда могут обеспечить беспроводные сети.

  • При подключении большого числа пользователей, например, в крупном офисе, где Wi-Fi сеть может быть «зашумлена».

  • При создании системы видеонаблюдения с большим количеством камер, передающих изображение на один основной компьютер.

  • На промышленных объектах, например, для подключения серии датчиков на разных этапах техпроцесса и сбором данных с них на диспетчерском пульте.

  • Для использования провайдерами в качестве центрального узла при подключении отдельных абонентов к единому интернет-каналу, подведенному к многоквартирному дому.


Это далеко не полный список возможных вариантов. Например, в нем отсутствует использование в домашней сети, когда портов на роутере не достаточно для подключения всех основных устройств по проводу. Использовать сетевой свитч можно и в этом случае, но чаще всего здесь ему на смену приходит концентратор или, как его еще называют, хаб. На самом деле, в контексте данного материала разница между ними не очень важна, но именно на ней можно проще всего объяснить, за что отвечает коммутатор.

Принцип работы


Визуально, как и хаб, он отвечает за подключение нескольких устройств к одной сети, однако «внутри», на уровне логики передачи сигнала, он работает иначе.


В локальной сети все данные передаются кадрами (фреймами) – условными единицами информации, состоящими из двух частей: «кусочка» передаваемого файла и сервисной информации (в частности адреса «получателя»). В итоге из серии фреймов и формируется непрерывный поток – трафик. Самый простой пример – изображение с камеры наблюдения, транслируемое на пульт охраны.


Сетевой коммутатор или хаб в данном случае играют роль промежуточного звена, усиливающего сигнал и перенаправляющего кадры от передающего устройства к конкретному получателю. Подобный процесс именуется forwarding или, по-русски, ретрансляция.


Хаб принятый с одного из портов кадр ретранслирует на все остальные порты, «не разбираясь», кому он на самом деле предназначен, поскольку конечное устройство по сервисным данным само определит, нужно ему обработать поступивший фрейм или можно его проигнорировать. Основным минусом в данном случае является загрузка каналов «лишними» данными и сопутствующее снижение пропускной способности, возрастающее вместе с числом подключенных устройств, потому как к каждому из них постоянно будет направляться непрерывный поток кадров. Во многом по этой причине максимальное количество портов на хабе ограничивается 12.


Коммутатор можно назвать более «умным» устройством. В его внутренней памяти содержится матрица MAC-адресов всех подключенных устройств. Изначально она пуста, но во время работы автоматически заполняется, позволяя свитчу точно знать, к какому порту, какое устройство в данный момент подключено. Соответственно, при ретрансляции данных каждый фрейм не передается одновременно на все порты, а направляется исключительно от источника к получателю, не нагружая остальные каналы. Таким образом можно получить существенный прирост скорости передачи данных, а точнее, избежать ее ненужного падения даже при большом количестве клиентов и внушительных объемах передаваемых данных. Число стандартных RJ45-портов в свитчах может достигать 48, но во многих случаях одними ими узел не ограничивается и также оснащается дополнительными типами разъемов для подключения, например, оптического кабеля.

Виды свитчей


Итак, что делают и для чего нужны коммутаторы, разобрались, теперь стоит поговорить об их различиях. Их достаточно много, и по большинству ключевых характеристик устройства делятся на несколько групп.


По управляемости:

  • Неуправляемые – работают в полностью автоматическом режиме без необходимости и возможности воздействия со стороны пользователя. Хорошо подходят для небольших сетей, но в случае большого количества подключенных клиентов коммутатор может стать «бутылочным горлышком», ограничивающим пропускную способность.

  • Управляемые – поддерживают пользовательское управление через собственный сетевой интерфейс. Оптимальны для крупных компаний.


По классификации в соответствии с эталонной моделью сетевых коммуникаций Open System Interconnect (OSI):

  • 2-го уровня – работают только в одном сегменте локальной сети и только с MAC-адресами.

  • 3-го уровня – обеспечивают бóльшие возможности подключения за счет поддержки сетевых протоколов IPv4, IPv6, IPX, PPTP, PPPoE, VPN и других.

  • 4-го уровня – самые производительные и «мощные» устройства, автоматически анализирующие передаваемые данные и опознающие IP-адреса, протоколы TCP/UDP и прочие параметры.


По типу коммутации:

  • Store-and-Forward – полученный кадр получается полностью, проверяется на ошибки и передается далее.

  • Cut-through – сквозная передача данных. Считывается только адрес назначения, файл не проверяется на ошибки, поэтому скорость передачи гораздо выше.

  • Fragment-free – гибридный режим, в котором считывается адрес и только часть (64 байта) фрейма для проверки.


По ширине пропускания каждого порта:

  • Симметричные – все порты имеют одинаковую полосу пропускания, например, строго 100Mbps или 1Gbps.

  • Ассиметричные – модели, комбинирующие сразу несколько портов с разной пропускной способностью.


Это далеко не все, чем отличаются коммутаторы, но наиболее основные параметры. Собственно, ими и следует руководствоваться при подборе конкретной модели в соответствии с планируемым вариантом использования.

Что такое сетевой коммутатор и как он работает?

Мнение

Коммутаторы

соединяют сегменты сети, обеспечивая полнодуплексную связь, ценные данные о производительности сети и эффективное использование пропускной способности сети.

Кит Шоу

Соавтор,

Сетевой мир |

Мартин Уильямс/IDGNS

Современные сети имеют решающее значение для любого предприятия. Сети доставляют бизнес-приложения, мультимедийные сообщения и ключевые данные конечным пользователям по всему миру. Фундаментальным элементом, общим для сетей, является сетевой коммутатор, который помогает подключать устройства для совместного использования ресурсов в локальной сети (LAN).

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор — это физическое устройство, которое работает на канальном уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI) — уровне 2. Он принимает пакеты, отправленные устройствами, подключенными к его физическим портам, и перенаправляет их на устройства, для которых предназначены пакеты. Коммутаторы также могут работать на сетевом уровне (уровень 3), где происходит маршрутизация.

Коммутаторы являются распространенным компонентом сетей, основанных, среди прочего, на Ethernet, Fibre Channel, асинхронном режиме передачи (ATM) и InfiniBand. Однако сегодня большинство коммутаторов используют Ethernet.

Как работает сетевой коммутатор?

Как только устройство подключается к коммутатору, коммутатор записывает свой адрес управления доступом к среде (MAC) — код, встроенный в карту сетевого интерфейса (NIC) устройства. Сетевая карта подключается к кабелю Ethernet, который подключается к выключатель. Коммутатор использует MAC-адрес, чтобы определить, какие исходящие пакеты устройства отправляются и куда доставлять входящие пакеты.

MAC-адрес идентифицирует физическое устройство и не изменяется, в то время как IP-адрес сетевого уровня (уровень 3) может динамически назначаться устройству и изменяться с течением времени. (Думайте о MAC-адресе как о VIN-номере автомобиля, а об IP-адресе — как о номерном знаке.)

Когда пакет поступает на коммутатор, коммутатор считывает его заголовок, затем сопоставляет адрес или адреса назначения и отправляет пакет через соответствующие порты, ведущие к целевым устройствам.

Чтобы уменьшить вероятность коллизий между сетевым трафиком, входящим и исходящим от коммутатора и подключенным устройством одновременно, большинство коммутаторов предлагают полнодуплексную функциональность, при которой пакеты, входящие и исходящие от устройства, имеют доступ к полной пропускной способности сети. переключать соединение. (Представьте, что два человека разговаривают по смартфонам, а не по рации).

Хотя коммутаторы действительно работают на уровне 2, они также могут работать на уровне 3, что необходимо им для поддержки виртуальных локальных сетей (VLAN), логических сетевых сегментов, которые могут охватывать подсети. Чтобы трафик попадал из одной подсети в другую, он должен проходить между коммутаторами, и этому способствуют встроенные в коммутаторы возможности маршрутизации.

В чем разница между коммутатором и концентратором?

Концентратор также может соединять несколько устройств вместе с целью совместного использования ресурсов, а совокупность устройств, подключенных к концентратору, называется сегментом локальной сети.

Концентратор отличается от коммутатора тем, что пакеты, отправленные с одного из подключенных устройств, рассылаются всем устройствам, подключенным к концентратору. С коммутатором пакеты направляются только на тот порт, который ведет к адресуемому устройству.

Коммутаторы обычно соединяют сегменты локальной сети, поэтому к ним подключаются концентраторы. Коммутаторы отфильтровывают трафик, предназначенный для устройств в том же сегменте локальной сети. Благодаря этой возможности коммутаторы более эффективно используют собственные вычислительные ресурсы, а также пропускную способность сети.

В чем разница между коммутатором и маршрутизатором?

Коммутаторы иногда путают с маршрутизаторами, которые также обеспечивают переадресацию и маршрутизацию сетевого трафика, отсюда и их название. Но делают они это с другой целью и местом.

Маршрутизаторы работают на уровне 3 — сетевом уровне — и используются для соединения сетей с другими сетями.

Простой способ понять разницу между коммутаторами и маршрутизаторами — подумать о локальных и глобальных сетях. Устройства подключаются локально через коммутаторы, а сети подключаются к другим сетям через маршрутизаторы. Это путь, по которому пакет может добраться до Интернета: устройство > концентратор > коммутатор > маршрутизатор > Интернет.

Конечно, бывают случаи, когда функции коммутации встроены в аппаратное обеспечение маршрутизатора, и маршрутизатор также выполняет функции коммутатора.

Подумайте о своем домашнем беспроводном маршрутизаторе. Он направляет широкополосное соединение через свой порт WAN, но обычно также имеет дополнительные порты Ethernet, которые можно использовать для подключения кабеля Ethernet к компьютеру, телевизору, принтеру или даже игровой консоли. В то время как другие устройства в сети, такие как другие ноутбуки и телефоны, подключаются через маршрутизатор Wi-Fi, он по-прежнему предлагает функции переключения через локальную сеть. Таким образом, маршрутизатор, по сути, также является коммутатором. И вы даже можете подключить к маршрутизатору отдельный коммутатор, чтобы обеспечить доступ в Интернет и локальную сеть для дополнительных устройств.

Какие существуют типы переключателей?

Коммутаторы различаются по размеру в зависимости от того, сколько устройств вам нужно подключить в определенной области, а также от требуемой скорости/пропускной способности сети. В небольшом офисе или домашнем офисе обычно достаточно четырех- или восьмипортового коммутатора, но для более крупных развертываний обычно используются коммутаторы до 128 портов. Форм-фактор меньшего коммутатора — это устройство, которое можно разместить на рабочем столе, но коммутаторы также можно монтировать в стойку для размещения в коммутационном шкафу, центре обработки данных или ферме серверов. Размеры устанавливаемых в стойку коммутаторов варьируются от 1U до 4U, но доступны и более крупные коммутаторы.

Коммутаторы также различаются по предлагаемой скорости сети: Fast Ethernet (10/100 Мбит/с), Gigabit Ethernet (10/100/1000 Мбит/с), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Мбит/с) и даже 40/ Скорость 100 Гбит/с. Выбор скоростей зависит от пропускной способности, необходимой для поддерживаемых задач.

Коммутаторы также различаются по своим возможностям. Вот четыре типа.

1.  Неуправляемые

Неуправляемые коммутаторы — это самые простые коммутаторы с фиксированной конфигурацией. Как правило, они работают по принципу plug-and-play, что означает, что у пользователя практически нет вариантов выбора. У них могут быть настройки по умолчанию для таких функций, как качество обслуживания, но их нельзя изменить. Положительным моментом является то, что неуправляемые коммутаторы относительно недороги, но отсутствие у них функций делает их непригодными для большинства корпоративных целей.

2.  Управляемые

Управляемые коммутаторы предлагают больше функций и возможностей для ИТ-специалистов и чаще всего используются в бизнесе или на предприятии. Управляемые коммутаторы имеют интерфейсы командной строки (CLI) для их настройки. Они поддерживают агенты простого протокола управления сетью (SNMP), предоставляющие информацию, которую можно использовать для устранения неполадок в сети.

Они также могут поддерживать виртуальные локальные сети, настройки качества обслуживания и IP-маршрутизацию. Безопасность также лучше, защищая все типы трафика, который они обрабатывают. Благодаря расширенным функциям управляемые коммутаторы стоят намного дороже, чем неуправляемые коммутаторы.

3.  Интеллектуальные или интеллектуальные коммутаторы

Интеллектуальные или интеллектуальные коммутаторы — это управляемые коммутаторы, которые имеют некоторые функции, превышающие возможности неуправляемого коммутатора, но меньше, чем у управляемого коммутатора. Хотя они более сложны, чем неуправляемые коммутаторы, они также дешевле, чем полностью управляемые коммутаторы. Как правило, они не поддерживают доступ через telnet и имеют веб-интерфейс, а не интерфейс командной строки. Другие варианты, такие как VLAN, могут иметь не так много функций, как те, которые поддерживаются полностью управляемыми коммутаторами. Поскольку они менее дороги, они могут хорошо подходить для небольших компаний с меньшими финансовыми ресурсами и/или с меньшими потребностями в функциях.

4.

KVM Переключатель

Определенный тип переключателя, используемого в центрах обработки данных или других областях с большим количеством серверов, переключатель KVM обеспечивает K Eyboard, V IDEO (Monitor) и M OUS подключение к нескольким компьютерам, что позволяет пользователям управлять группами серверов из одного места или консоли. Добавляя удлинитель KVM, KVM-переключатели могут обеспечить локальный и удаленный доступ к машинам, позволяя компании централизовать обслуживание и управление сервером.

Что такое функции управления сетевым коммутатором?

Полный список функций и функций сетевого коммутатора зависит от производителя коммутатора и предоставленного дополнительного программного обеспечения, но в целом коммутатор позволяет профессионалам:

  • Включать и отключать определенные порты на коммутаторе.
  • Настройте параметры дуплекса (половина или полный), а также пропускную способность.
  • Установка уровней качества обслуживания (QoS) для определенного порта.
  • Включить фильтрацию MAC-адресов и другие функции контроля доступа.
  • Настройте SNMP-мониторинг устройств, включая работоспособность канала.
  • Настройте зеркальное отображение портов для мониторинга сетевого трафика.

Какова стоимость сетевых коммутаторов?

Коммутаторы по-прежнему важны для современного предприятия, поскольку их возможности могут обеспечить дальнейшее беспроводное подключение, а также поддержку устройств Интернета вещей и интеллектуальных зданий, которые помогают обеспечить более устойчивую работу. Растущее использование устройств промышленного Интернета вещей, которые соединяют датчики и оборудование на заводах, также требует коммутационных технологий для обратного подключения к корпоративной сети.

Современные коммутаторы теперь, вероятно, включают технологию Power over Ethernet (PoE), которая может обеспечивать мощность до 100 Вт для поддержки устройств, подключенных к сети. Это позволяет компаниям размещать устройства в местах, где не требуется отдельная розетка питания, например, камеры видеонаблюдения, наружное освещение, точки беспроводного доступа, VoIP-телефоны и множество датчиков (температура, влажность, влажность и т. д.), которые могут контролировать удаленные районы. . Данные, собираемые и передаваемые с устройств IoT, могут быть собраны коммутатором и применены к алгоритмам искусственного интеллекта и машинного обучения, чтобы помочь оптимизировать более интеллектуальные среды.

Как еще можно использовать сетевые коммутаторы?

В больших сетях коммутаторы часто используются для разгрузки трафика для аналитики. Это может быть важно для специалистов по безопасности, поскольку коммутатор может быть размещен перед маршрутизатором глобальной сети до того, как трафик пойдет в локальную сеть. Это может облегчить обнаружение вторжений, анализ производительности и межсетевой экран. Во многих случаях зеркалирование портов может создать зеркальное отображение данных, проходящих через коммутатор, перед их отправкой в ​​систему обнаружения вторжений или анализатор пакетов.

Коммутаторы продолжают использоваться в крупных центрах обработки данных и облачных средах наряду с новыми инновациями, такими как технологии цифровых двойников, консолидация сетевых кабелей и среды SD-WAN.

Однако в своей основе сетевые коммутаторы быстро и эффективно доставляют пакеты от устройства A к устройству B, независимо от того, расположены ли они в другом конце коридора или на другом конце света. Несколько других устройств вносят свой вклад в эту доставку по пути, но коммутатор является важной частью сетевой архитектуры.

Кит Шоу — независимый цифровой журналист, который пишет о мире ИТ более 20 лет.

Связанный:

  • Сеть
  • Компьютеры и периферийные устройства

Кит Шоу — цифровой журналист и создатель контента, более 20 лет освещающий вопросы технологий. В настоящее время он ведет шоу «Сегодня в технологиях» Foundry.

Copyright © 2022 IDG Communications, Inc.

10 самых влиятельных компаний в области корпоративных сетей 2022 г.

Что такое сетевой коммутатор?

Что такое сетевой коммутатор?

Сетевой коммутатор — это оборудование, которое позволяет двум или более ИТ-устройствам, таким как компьютеры, взаимодействовать друг с другом. Соединение нескольких ИТ-устройств вместе создает коммуникационную сеть. Вычислительные ресурсы, печать, сервер, файловое хранилище, доступ в Интернет и другие ИТ-ресурсы могут совместно использоваться по сети.

ИТ-устройства взаимодействуют посредством обмена «пакетами» данных по сети. Базовые коммутаторы пересылают пакеты с одного устройства на другое, в то время как более сложные операции (например, определение того, разрешено ли пакету достигать места назначения) традиционно относятся к области других типов сетевых устройств.

Коммутаторы могут иметь форму выделенного устройства или быть компонентом другого оборудования, такого как сетевые маршрутизаторы и точки беспроводного доступа (AP), которые выполняют операции с пакетами данных. Базовая технология коммутации существует уже несколько десятилетий и является одним из фундаментальных строительных блоков всех современных ИТ-сетей, включая Интернет.

 

Какие проблемы решают коммутаторы?

Сетевой коммутатор соединяет пользователей, приложения и оборудование по сети, чтобы они могли общаться друг с другом и совместно использовать ресурсы. Простейшие сетевые коммутаторы обеспечивают подключение исключительно к устройствам в одной локальной сети (LAN). Более продвинутые коммутаторы могут подключать устройства из нескольких локальных сетей и могут даже включать базовые функции защиты данных.

В более продвинутых коммутаторах функции, выходящие за рамки простого взаимодействия с локальной сетью, часто представляют собой подмножество функций, обычно используемых в других сетевых устройствах, таких как маршрутизаторы и брандмауэры. Несмотря на расширенные возможности этих коммутаторов, их по-прежнему называют «коммутаторами», поскольку их основной целью является подключение устройств друг к другу в рамках ИТ-сети.

Важная роль расширенного коммутатора — возможность создавать «виртуальные сети». Виртуальные сети изолируют группы сетевых систем друг от друга на основе конфигураций, предоставляемых сетевыми администраторами. Эта возможность позволяет подключать большое количество систем к одной физической сети, надежно отделяя определенные системы от остальных. Типы виртуальных сетей включают в себя виртуальные частные сети (VPN), виртуальные локальные сети (VLAN) и виртуальные расширяемые локальные сети Ethernet VPN (EVPN-VXLAN), которые регулярно используются в сетях среднего и крупного размера. EVPN-VXLAN — это все более распространенная реализация сегментации сети в современных корпоративных сетях.

Сетевые коммутаторы бывают разных скоростей, возможностей и размеров. Они могут поддерживать от трех до тысяч устройств. Несколько сетевых коммутаторов могут быть соединены вместе для поддержки большего количества устройств. Подробная информация о том, как эти коммутаторы подключены, называется «сетевой топологией».

Современная топология «листья позвоночника», использующая высокоскоростные коммутаторы с высокой плотностью портов, может легко соединить десятки тысяч устройств в единую физическую сеть. В сети центров обработки данных с конечными узлами конечные коммутаторы агрегируют трафик с серверов и подключаются непосредственно к конечным коммутаторам, которые соединяют все конечные коммутаторы в полносвязной топологии. Эти большие сети обычно сегментируются на большое количество виртуальных сетей с использованием EVPN-VXLAN, а конечные коммутаторы обеспечивают доступ (и маршрутизацию) к различным сегментам сети.

Этот тип сети распространен в центрах обработки данных, совместно используемых многими клиентами (так называемые «мультитенантные» центры обработки данных), а также в центрах обработки данных, используемых государственными органами и крупными предприятиями.

 

Как работает переключатель?

Способ, которым сетевой коммутатор обеспечивает связь между устройствами, заключается в том, что все подключенные системы, включая сам коммутатор, следуют стандартному набору протоколов связи. Эти стандарты определяются и поддерживаются международными организациями по стандартизации, такими как Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) и Инженерная рабочая группа Интернета (IETF).

Существует три основных способа подключения устройств к сети: радио (например, Wi-Fi), электрический (например, RJ-45 Ethernet) и оптика на основе света. В каждом методе подключения используются различные средства физического сетевого взаимодействия — радиочастотный спектр, медные и оптоволоконные кабели соответственно, — по которым ИТ-устройства обмениваются данными, отправляя друг другу потоки 1 и 0.

Сетевые стандарты позволяют интерпретировать эти потоки 1 и 0 в пакеты. Пакеты содержат заголовок и полезную нагрузку. Заголовки пакетов содержат такую ​​информацию, как исходный и целевой адреса устройств, участвующих в этой связи. Полезные нагрузки содержат данные, которыми сетевые устройства фактически пытаются обмениваться. Каждое устройство в сети имеет один или несколько адресов, по которым могут быть адресованы пакеты.

Группы пакетов, которыми обмениваются два или более адресов, называются «потоками данных». Потоки данных примерно эквивалентны индивидуальным разговорам между сетевыми устройствами. Коммутатор считывает адреса из заголовков пакетов и затем пересылает пакеты к месту назначения.

Коммутаторы поддерживают записи, называемые таблицами поиска (LUT). LUT содержат список адресов, к которым можно получить доступ, используя определенные порты коммутатора. Некоторые коммутаторы, а также все маршрутизаторы можно настроить с помощью «маршрутов». Маршруты — это тип LUT, который предписывает коммутаторам отправлять все пакеты с определенными пунктами назначения промежуточному коммутатору или маршрутизатору. Использование маршрутов позволяет коммутаторам отправлять пакеты на устройства, для которых у коммутатора нет адресной информации.

Например, давайте рассмотрим, как смартфон может использовать домашнюю сеть Wi-Fi для доступа к веб-странице. Смартфон подключается через Wi-Fi к точке доступа. Точка доступа имеет встроенный коммутатор RJ-45/Ethernet, который подключен к интернет-маршрутизатору.

Пакет данных выходит из радиомодуля смартфона и принимается точкой доступа. Точка доступа читает пакет данных и определяет, что ей неизвестно, где находится адрес назначения в заголовке этого пакета. Коммутатор в точке доступа настроен на отправку всех пакетов с неизвестными ему адресами назначения на интернет-маршрутизатор, поэтому он отправляет копию этого пакета данных через встроенный коммутатор в сторону маршрутизатора.

Отсюда пакет данных начинает свое путешествие через Интернет. От маршрутизатора к маршрутизатору и через неизвестное количество коммутаторов между ними этот пакет данных в конечном итоге достигнет веб-сервера. Веб-сервер будет отвечать тем же, отправляя пакеты данных обратно по интернет-тракту к исходному интернет-маршрутизатору, встроенному в точку доступа коммутатору и, в конечном итоге, к смартфону.

Этот обмен пакетами создает поток данных между смартфоном и веб-сервером. Связь возможна, потому что каждое из десятков (если не сотен) различных аппаратных устройств и связанного с ними программного обеспечения между источником и получателем соответствует стандартам, которые определялись и поддерживались десятилетиями.

 

Как Juniper реализует сетевые коммутаторы

Juniper предлагает множество коммутаторов с различными характеристиками для различных центров обработки данных, кампусных коммутационных сетей и сетей интернет-провайдеров (ISP). Коммутаторы Juniper обладают расширенными возможностями и доказали свою способность масштабироваться для работы в крупнейших сетях мира. Коммутаторы Juniper, маршрутизаторы, брандмауэры и другие сетевые устройства лежат в основе многих критически важных сетей, лежащих в основе современного Интернета.

Коммутаторы Juniper предлагают низкую задержку и расширенные функции, такие как программно-определяемая глобальная сеть (SD-WAN). Они могут направлять пакеты как на уровень 2 (Ethernet), так и на уровень 3 (IP). В контексте коммутации уровень 2 относится к пересылке пакетов данных на определенный порт коммутатора на основе так называемого адреса управления доступом к среде (MAC), а уровень 3 относится к пересылке пакетов данных на основе IP-адреса. Назначение каждого пакета вычисляется с использованием LUT, таких как таблицы маршрутизации протокола разрешения адресов (ARP).

Коммутаторы и маршрутизаторы Juniper поддерживаются системой Mist AI™, которая использует комбинацию методов искусственного интеллекта (ИИ), машинного обучения и обработки данных для оптимизации операций в нескольких сетевых доменах. Сетевыми коммутаторами Juniper и другими устройствами можно управлять несколькими способами, в зависимости от ваших потребностей, в том числе:

  • Juniper Mist Cloud, который предлагает единый портал, аналитические данные и автоматизацию на основе ИИ
  • Сетевое программное обеспечение на основе намерений Juniper Apstra
  • Питон
  • Кукла
  • Доступный
  • Автоматическая подготовка (ZTP)

Сетевые устройства Juniper используют ОС Junos для предоставления расширенных сетевых функций, таких как:

  • EVPN-VXLAN
  • Дополнительные пути BGP (BGP-AP)
  • Многопротокольная коммутация по меткам (MPLS)
  • VPN уровня 3
  • ВЛС
  • Пограничный поставщик IPv6 (6PE)
  • Облачная оптимизация

Некоторые коммутаторы Juniper являются модульными, т. е. состоят из корпуса и ряда дополнительных плат. Эти дополнительные карты допускают различное количество и скорость портов сетевого интерфейса и несколько типов подключений к глобальной сети. Они также могут содержать дополнительные карты обработки, предлагающие расширенные функции. В зависимости от функциональности и количества портов подключения коммутаторы Juniper могут иметь форм-факторы от 1 U до 16 U.

Высокопроизводительные коммутаторы Juniper могут поддерживать скорость до 1080 Гбит/с и отслеживать до 1 миллиона подключений по MAC-адресам. Эти типы коммутаторов оптимальны для крупных центров обработки данных, филиалов с повышенными требованиями к сети и развертывания в кампусе.

В крупных корпоративных средах и центрах обработки данных обычно несколько коммутаторов объединяются в сетевую структуру, которая устойчива к потере любого отдельного коммутатора. Точно так же в этих средах обычно используется агрегация каналов для объединения нескольких физических сетевых подключений в одно высокодоступное логическое соединение. Juniper рекомендует развертывать коммутаторы в фабрике EVPN-VXLAN с использованием групп агрегирования идентификаторов коммутаторов Ethernet (ESI-LAG), которые позволяют одноранговым клиентским устройствам формировать интерфейсы прямой логической связи друг с другом, когда требуются соединения с высокой доступностью. Коммутаторы Juniper также поддерживают LAG с несколькими шасси (MC-LAG) и конфигурации виртуального шасси для резервирования, хотя они больше не рекомендуются.

Часто задаваемые вопросы о сетевых коммутаторах

Для чего используются сетевые коммутаторы?

Сетевой коммутатор позволяет двум или более ИТ-устройствам взаимодействовать друг с другом. Помимо подключения к конечным устройствам, таким как ПК и принтеры, коммутаторы могут быть подключены к другим коммутаторам, маршрутизаторам и брандмауэрам, каждый из которых может обеспечивать подключение к дополнительным устройствам. Сетевые коммутаторы также могут поддерживать виртуальные сети, позволяя большим сетям взаимосвязанных устройств обмениваться данными, отделяя одни группы устройств от других в целях безопасности, не требуя отдельных дорогостоящих физических сетей.

В чем разница между коммутатором и маршрутизатором?

Практическая разница между коммутатором и маршрутизатором заключается в том, что вы подключаете к каждому из них. Коммутаторы продаются для подключения многих устройств, таких как серверы, ПК и принтеры. Маршрутизаторы все больше специализируются на маршрутизации пакетов между физическими узлами, а также в Интернет и из Интернета в масштабах от небольших домашних сетей до крупнейших центров обработки данных в мире.

Когда вы покупаете коммутатор, вы обычно обращаете внимание на количество поддерживаемых портов, скорость этих портов и тип виртуальной сети, которую поддерживает коммутатор. Многие коммутаторы также имеют базовые возможности маршрутизации; маршрутизаторы могут маршрутизировать гораздо большее количество пакетов, чем коммутаторы, и все чаще поддерживают дополнительные возможности, такие как безопасность данных.

Традиционно разница между коммутатором и маршрутизатором заключалась в том, что коммутаторы могли пересылать пакеты только на основе MAC-адресов уровня 2, в то время как маршрутизатор мог маршрутизировать пакеты на основе адресов уровня 3, таких как IP. На практике это означало, что коммутаторы соединяли вместе одну локальную сеть, а маршрутизаторы соединяли несколько локальных сетей, несколько физических местоположений и/или предлагали подключение к Интернету. Это изменилось.

В контексте современных сетей разница между коммутатором и маршрутизатором в основном заключается в основном назначении устройства. Современные передовые коммутаторы поддерживают виртуальные сети и могут маршрутизировать пакеты между различными виртуальными и физическими локальными сетями. Это означает, что современные коммутаторы могут маршрутизировать пакеты на основе адресов как уровня 2, так и уровня 3, как и маршрутизаторы.

Каковы преимущества развертывания коммутатора?

Коммутаторы позволяют безопасно масштабировать сети. Коммутаторы большего размера имеют размер, программирование безопасности, скорость и характеристики маршрутизации для управления до 1 миллиона MAC-адресов. При объединении в сетевую структуру целые кампусы могут быть объединены в единую сеть, как и крупномасштабные центры обработки данных, которые измеряют свою вычислительную мощность не количеством содержащихся в них серверов, а количеством акров, которые они занимают.

Современные передовые коммутаторы с поддержкой таких функций, как EVPN-VXLAN, обеспечивают работу этих крупномасштабных сетей кампусов и центров обработки данных. В сочетании с маршрутизаторами и брандмауэрами они могут интегрировать возможности искусственного интеллекта, машинного обучения и автоматизации с облачным управлением, чтобы упростить управление даже сетями, работающими в экстремальных масштабах.

Каковы основные функции сетевого коммутатора?

Коммутаторы выполняют три основные задачи. Они узнают MAC-адреса, пересылают пакеты данных и защищают эти пакеты. Коммутаторы изучают и сохраняют MAC-адреса в так называемой таблице Content Addressable Memory (CAM) — типе LUT. Некоторые коммутаторы могут пересылать данные через сетевые оверлеи уровня 3, используя параметры IP-адреса. Наконец, они обеспечивают безопасность пакетов данных, используя виртуальные частные сети, брандмауэры и улучшенное шифрование, встроенное в программу.

Как коммутаторы Juniper улучшают работу сети?

Коммутаторы Juniper делают возможным сам Интернет.